Морозов Александр Гавриилович (moralg) wrote,
Морозов Александр Гавриилович
moralg

Categories:

Маленькие рассказы о космосе. 1. Солнце (рождение, жизнь и смерть).

      За 10 лет в журнале у меня было написано немало постов по космической тематике. И метками они по разным подтемам были расфасованы. Но будучи сделанными в разное время по следам событий и открытий, целостного взгляда на мир они не составляют. Поэтому задумал я сделать последовательный и довольно объемный курс Маленьких рассказов о космосе. Опираясь только на данные наблюдений и проверенных в экспериментах теорий. А начать решил с самого главного, что мы видим на небе - с Солнца. Комментарии и вопросы не возбраняются.


      1. Нам, землянам, крупно повезло.
      Нам, землянам, крупно повезло в том, что Солнце - желтый карлик. Такие звезды живут довольно долго и спокойны нравом. Жизненный цикл заметно более массивных звезд гораздо короче и на вращающихся вокруг них планетах разумная жизнь просто не успевает возникнуть. А у заметно менее массивных звезд гораздо более длительный, чем у Солнца, жизненный цикл нейтрализуется их весьма вспыльчивым нравом. Ибо интенсивность их вспышек во многие разы превосходящих их базовую светимость полностью исключает возможность развития жизни на поверхности вращающихся вокруг них планет.

      Нам повезло и в том, что Солнце - звезда третьего поколения. Являясь внуком звезд первого поколения и дитем второго Солнце и его планеты получили в наследство наработанное первыми двумя поколениями звезд изобилие устойчивых изотопов большинства элементов таблицы Менделеева. Вплоть до золота и урана. В то время, как у звезд первого поколения ничего, кроме водорода и гелия, практически не было.

      2. Основные параметры Солнца.
      Для облегчения запоминания привожу основные численные параметры Солнца округленно и, по возможности, сравнивая их с параметрами Земли:
    - Масса Солнца ~ 21027 тонн (в 333 тысячи раз больше, чем у Земли),
    - Радиус Солнца ~ 700 тысяч км (в 110 раз больше, чем у Земли), видимый с Земли угловой диаметр Солнца ~ 32 угловых минут,
    - Средняя плотность вешества (ср. удельный вес) Солнца в 1,4 раза больше, чем у воды,
    - Температура поверхности Солнца ~ 5800 градусов Кельвина (~ 5500 градусов Цельсия),
    - Период вращения Солнца вокруг своей оси в связи с тем, что Солнце не твердое тело, а кусок плазмы, составляет: на экваторе ~ 25 земных дней, у полюсов ~ 34 дня.

      3. Рождение, эволюция и будущая смерть Солнца.
      Около 4,6 млрд. лет назад некое облако из водорода и гелия, обогащенное предыдущими поколениями звезд другими элементами таблицы Менделеева, стало сжиматься по причине того, что давление газа в этом облаке не смогло противостоять силам собственной гравитации облака, стремящимся его сжать. Поскольку это облако вращалось вокруг некоей оси, то сжатие вдоль нее шло быстрее, чем поперек этой оси. В результате этого процесса в центре облака возникло протоСолнце, а поперек оси его вращения - протопланетный диск. Примерно такой:

В котором в дальнейшем образовались планеты и их спутники, астероиды, кометы и прочая мелочь.

      Гравитационное самосжатие протоСолнца нагревало его внутренности до тех пор, пока температура в его центральной части не возросла до, как минимум, 10 млн. градусов. При такой температуре скорости очень малой части протонов достигают значений, позволяющих им преодолеть барьер электростатического отталивания друг от друга и под действием ядерных сил притяжения (примерно в сотню раз более интенсивных, чем электростатическе силы отталкивания) слиться в нечто единое. Реально такой процесс не одностадийный - в нем последовательно четыре протона через превращение двух из них в нейтроны с испусканием двух позитронов (они потом аннигилируют с электронами) и излучением гамма-фотонов превращаются в конечном счете в альфа-частицу (ядро гелия).

      В энергию упомянутых гамма-фотонов превращается 0,7% массы исходных протонов. И именно этой энергией Солнце нам светит и нас греет уже более 4,5 млрд. лет. Сама реакция превращения протонов в ядра гелия (термоядерная) идет только в ядре Солнца, где температура выше 10 млн. градусов. И благодаря ей внутри Солнца поддерживается давление, предохраняющее его от самосжатия его гравитацией. Снаружи ядра, где прохладнее, термоядерная реакция не идет. Радиус ядра составляет примерно 20% радиуса Солнца. Тем самым, Солнце - это термоядерная печка, стенки которой гораздо толще, чем область перегорания водорода в гелий. Но эти стенки хорошо проводят и тепло и свет.

      Солнце, как и всякая система, эволюционирует. Так, 4 млрд. лет назад светимость Солнца составляла лишь 60-70% от нынешней. Казалось бы, для зарождения жизни на Земле было слишком холодно. Но в то время атмосфера Земли состояла в основном из углекислого газа и соответствующий парниковый эффект утеплил Землю и позволил жизни на ней зародиться. Позднее, около 2,5 млрд. лет назад, когда светимость Солнца возросла до примерно 80% от нынешней и углекислый газ уже был в значительной мере превращен фотосинтезом в кислород, парниковый эффект на Земле существенно уменьшился и наступило более чем 200-миллионолетнее глобальное оледенение Земли (период первой "кислородной революции"). Из которого Земле удалось выйти лишь благодаря массированной вулканической активности. Процесс возрастания светимости Солнца продолжается и ныне темпом примерно на 1% за сотню миллионов лет.

      Через 4-5 млрд. лет почти весь водород внутри Солнца выгорит в гелий. Гореть, казалось бы, станет нечему. Давление в центральной части Солнца упадет и она начнет сжиматься под действием своей гравитации. Температура плазмы при таком сжатии будет расти. И, когда она дорастет до примерно 100 млн. градусов, начнет гореть гелий, перегорая в основном в углерод, кислород и азот. Эта стадия будет длиться недолго - примерно 100-150 млн. лет. И когда большая часть гелия выгорит центральная часть Солнца относительно быстро сожмется и превратится в белый карлик, а достаточно массивная внешняя оболочка через стадию красного гиганта будет выброшена в окружающее пространство и образует планетарную туманность. В идеале - такую:

Или такую:

Или еще более вычурную.

Tags: Маленькие рассказы о космосе
Subscribe

Recent Posts from This Journal

  • Маленькие рассказы о космосе (17).

    За 10 лет в ЖЖ написал немало постов по космической тематике. Расфасовав их метками по разным подтемам. Но будучи сделанными в разное время по…

  • Чем могу быть полезен?

    Еще Козьма Прутков говаривал: Специалист подобен флюсу, полнота его одностороння. К середине 1980-х я тоже стал подобен флюсу, что было…

  • Лотосы под Волгоградом и в космосе.

    Каждый год в середине-конце июля в пойме под Волгоградом на маленьком озерце зацветают лотосы (фото - отсюда): Цветут лотосы, конечно, не…

promo moralg march 5, 2018 03:01 43
Buy for 30 tokens
Многие из нас вздрагивают, когда дорогу нам перебегает черная кошка. Но неприятных последствий обычно не возникает и мы быстро забываем о ней. Но два дня назад на северо-восток США обрушилась очередная буря и совершила совсем не очередное действо - сломала дерево, которое 227 лет назад посадил…
  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your IP address will be recorded 

  • 38 comments