Размер солнца

Состав нашего светила

Наше светило состоит из водорода – 73 % от массы , гелия – 25 % и других химических элементов: железа, никеля, кислорода, азота, кремния, серы, магния, углерода, неона, кальция.

Свойства этих веществ – плотность, температура, давление и химический состав  зависят от расстояния к центру звезды. Химический вещества  различны чем состав планет солнечной системы.

Плотность

Например, центр Солнца обладает плотностью, превышающей в 9 раз плотность олова или в 150 раз выше плотности воды.  И наоборот, плотность короны в биллион раз меньше плотности воздуха, которым мы дышим.

Разница в плотности короны и центра Солнца настолько велика, что кубический сантиметр вещества в солнечных недрах содержит то же количество материи, что и тысяча кубических километров короны.

Температура

Большие различия наблюдаются также и в температурах.

В солнечных глубинах температура очень высокая – она достигает 13 миллионов кельвин, в то время как на видимой поверхности Солнца температура 6000 К.

Температура в центре более чем в 2000 раз выше чем на поверхности. Но по сравнению с температурой межзвездного пространства вокруг Солнечной системы (около 3-5 К) температура поверхности звезды намного выше (примерно в 2000 раз).  Природа не любит больших различий в температурах, она стремится устранить их. Разница между температурами раскаленных недр звезды и леденящего космического пространства огромна и она ликвидируется. Поэтому и распространяется мощный поток энергии из недр к поверхности Солнца, а оттуда – в космическое пространство.

Стремление природы переносить тепло с горячего предмета в более холодную окружающую среду было названо вторым началом термодинамики. Иногда его называют законом роста энтропии.

Строение

В солнечных недрах различают три слоя:

• ядро, по величине равное Земле, где, освобождая солнечную энергию, водород превращается в гелий;
• обширную зону вокруг центра, толщиной 650 000 км. Это зона переноса энергии излучением (с помощью фотонов). Она называется  зоной лучистого равновесия;
• выше этого уровня вплоть до самой поверхности распространяется конвективная зона. Ее толщина составляет приблизительно 50 000 км. Энергия в ней переносится при помощи течения или конвекции. Раскаленные облака поднимаются сквозь конвективную зону в фотосферу где мы можем наблюдать их в виде так называемых гранул.

 Атмосфера Солнца также состоит из трех слоев:

• фотосфера – белый тонкий слой (толщина его всего около 250 км), окружающий звезду. Это самый холодный, наиболее плотный и самый нижний слой солнечной атмосферы. Ниже фотосферы находятся недра. Кстати, на греческом языке фотосфера означает световой шар;
• менее плотная красноватая хромосфера – слой толщиной приблизительно 10 000 км, расположенный над фотосферой;
• громадная, очень разреженная и раскаленная корона, простирающаяся над поверхностью Солнца на миллионы км.

Яркость короны и хромосферы такова, что их можно наблюдать невооруженным глазом  короткое время  в момент полного солнечного затмения.
Атмосфера занимает несравнимо большее пространство, чем недра Солнца. В то же время в недрах содержится в десять миллиардов раз больше вещества, чем в атмосфере. Из этого следует, что мы имеем возможность наблюдать всего лишь ничтожную часть солнечного вещества. Ведь почти всё превращение энергии сосредоточено в  недрах нашего светила.

Конечно, состав и строение солнца учеными определяется не натурным способом, а  с помощью датчиков и современных вычислительных машин рассчитывая плотность, температуру, давление и химический состав в любой части солнечных недр.

Считается, что состав и строение Солнца определяется намного проще чем  свойства твердых или жидких пород, составляющих недра Земли. Не удивительно, что о недрах  звезды  известно гораздо больше, чем о недрах нашей планеты.

Исследования

В каком году ученые всерьез заинтересовались звездой? Первые наблюдения за Солнцем вне атмосферы Земли были начаты в конце 50-х годов ХХ века. В них учавствовали «Спутник-2», «Луна-1» и «Луна-2», американские аппараты серии «Пионер» в 60-х. Все они заложили фундамент исследований Солнца, которые продолжаются и до сегодня.

Очень важной программой является «SOHO», запущенный 2.12.95 аппарат. Кроме своих первостепенных задач, он выполнил множество других

Например, за 15 лет обнаружил 2000 комет. Таким образом, наблюдения и исследования Солнца, косвенным путём решают ряд других, менее значимых, но, в то же время, важных задач.

Но это не последнее, на что решился человек. 11.02.10 американцы запустили Atlas V, которая выведет на орбиту Обсерваторию солнечной динамики (SDO).

Внимание! Учёные из НАСА не отчаиваются в попытках и работают над созданием материала, который будет выдерживать температуру выше 1400 градусов Цельсия. Они хотят запустить аппарат на расстояние в 6.400.000 км от Солнца и более тщательно исследовать светило

Это позволит ответить на множество фундаментальных вопросов, таких как будет ли жизнь после Солнца и другие.

Миссия граничит между фантастикой и реальностью. И мало кто из существующих сейчас людей знает, в какое вообще удивительное время мы живём. Время открытий и возможностей. Время начала космических путешествий. Время, когда возможно всё.

Солнце 5 лет наблюдений

https://youtube.com/watch?v=ly3bGxVC7Ps

Земля и Солнце масштабы

Магнитное поле

Родители могут объяснить детям, что магнитное поле Солнца в 2 раза превышает земное. Но интересно то, что оно действует неравномерно и в некоторых местах может быть активнее в 3000 раз. Подобные «шероховатости» постоянно развиваются, потому что вращение звезды намного быстрее в экваториальной части, чем в более высоких широтах. Поэтому выходит так, что скорость внутри выше чем снаружи. Именно из-за этого мы можем наблюдать солнечные пятна, вспышки и корональные выбросы массы. Самыми сильными будут вспышки, но выброс корональной массы, хоть и не так агрессивен, но задействует большое количество материала (за один раз может освободиться до 20 миллиардов тонн материи). Нижний рисунок для детей показывает влияние солнечного ветра и магнитного поля на Землю, а также их связь.

Размер Земли определяют следующие параметры:

1. Масса. Это одна из важнейших
   характеристик небесного тела. Она определяется по закону всемирного тяготения.
   Масса Земли составляет 5,9736 *1024.
2.  Плотность. Кроме того, что “наш дом” самый
   большой среди планет земной группы, земной шар также обладает наибольшей
   плотностью — 5,515 г/см3. Эти данные удалось получить, используя
   закон всемирного тяготения.
3. Объем. Эта характеристика волновала
   многие поколения ученых. Древние греки определяли объем небесного тела, путем
   вычислений и подсчетов. Эти данные были лишь приблизительными. Сегодня, с
   помощью спутников было выяснено, что объем земного шара составляет 1,083*1012
   км3.
4. Площадь. 70,9 всей земной
   поверхности занимает вода, остальные 29,1% — это суша. Общая площадь составляет
   510 072 000 км2. Стоит отметить, что эти данные не постоянны. За
   последние 30 лет, 115 000 км2 суши теперь покрыты водой из-за таяния
   ледников на Тибетском угорье. А 173 000 км2, заполненные водой,
   осушились. Причиной этому стал активный забор воды из рек, которые питают
   Аральское море.
5. Окружность. На экваторе, окружность
   земного шара составляет 40075 км, а вот на полюсах — 40007 км. Это связано с
   тем, что воздействие гравитации на различных участках земного шара не
   одинаково. На экваторе, сила притяжения составляет 9,789 м/с2, а на полюсах —
   9,832 м/с2.

Из каких элементов состоит Солнце?

Если бы у вас получилось разложить звезду на части, и сравнить составные элементы, вы бы поняли, что состав Солнца представляет собою 74% водорода и 24% гелия. Также, Солнце состоит из 1% кислорода, и оставшийся 1% — это такие химические элементы таблицы Менделеева, как хром, кальций, неон, углерод, магний, сера, кремний, никель, железо. Астрономы полагают, что элемент тяжелее гелия – это металл.

Протон-протонный цикл происходящий в недрах Солнца

Как появились все эти элементы Солнца? В результате Большого Взрыва появились водород и гелий. В начале становления Вселенной, первый элемент, водород, появился из элементарных частиц. Из-за большой температуры и давления условия во Вселенной были как в ядре звезды. Позже, водород синтезировался в гелий, пока во Вселенной была высокая температура, необходимая для протекания реакции синтеза. Существующие пропорции водорода и гелия, которые есть во Вселенной сейчас, сложились после Большого Взрыва и не изменялись.

Остальные элементы Солнца созданы в других звездах. В ядрах звезд постоянно происходит процесс синтеза водорода в гелий. После выработки всего кислорода в ядре, они переходят на ядерный синтез более тяжелых элементов, таких как литий, кислород, гелий. Многие тяжелые металлы, которые есть в Солнце, образовывались и в других звездах в конце их жизни.

Образование самых тяжелых элементов, золота и урана, происходило, когда звезды, во много раз больше нашего Солнца, детонировали. За доли секунды образования черной дыры, элементы сталкивались на большой скорости и образовывались самые тяжелые элементы. Взрыв раскидал эти элементы по всей Вселенной, где они помогли образоваться новым звездам.

Наше Солнце собрало в себя элементы, созданные Большим Взрывом, элементы от умирающих звезд и частицы появившихся в результате новых детонаций звезд.

Строение и структура Солнца

Близость Солнца позволяет получить представление о его строении и структуре, получить данные о том, как работает этот естественный термоядерный реактор и какие в нем происходят процессы. Интересным будет разобрать структуру, которая состоит из следующих компонентов:

• ядро;
• зона лучистой энергии;
• конвективная зона;
• тахоклин.

Далее начинаются слои солнечной атмосферы:

• фотосфера;
• хромосфера;
• протуберанцы.

Звезда не является твердым телом, ввиду того, что мы имеем дело с раскаленным газом, плотно сжатым в сферическую область. При таких температурах существование любого вещества в твердом виде физически невозможно. Яркий свет и тепло, излучаемые Солнцем, являются следствием тех же процессов, с которыми человек столкнулся при создании атомной бомбы. Т.е. материя под действием огромного давления и высоких температур преобразуется в энергию. Основным топливом является водород, который в составе Солнца составляет 73,5-75%, поэтому основным источником тепла является процесс термоядерного синтеза водорода, сосредоточенный главным образом в ядре, центральной части звезды.

Строение Солнца

Солнечное ядро составляет ориентировочно 0,2 солнечного радиуса. Именно здесь идут главные процессы, за счет которых Солнце живет и снабжает световой и кинетической энергией окружающее космическое пространство. Процесс переноса лучистой энергии от центра звезды к верхним слоям осуществляется в зоне лучистого переноса. Здесь фотоны, стремящиеся от ядра к поверхности, перемешиваются с частицами ионизированного газа (плазмой). За счет этого происходит обмен энергией. В этой части солнечного шара располагается особая зона – тахоклин, которая отвечает за образование магнитного поля нашей звезды.

https://youtube.com/watch?v=6ujOeQ5C4R0

Далее начинается самая масштабная область Солнца – конвективная зона. Эта область составляет почти 2/3 солнечного диаметра. Один только радиус конвективной зоны практически равен диаметру нашей планеты – 140 тыс. километров. Конвекция представляет собой процесс, при котором плотный и разогретый газ равномерно распределяется по всему внутреннему объему звезды по направлению к поверхности, отдавая тепло следующим слоям. Этот процесс происходит беспрерывно и его можно видеть, наблюдая за поверхностью Солнца в мощный телескоп.

На границе внутренней структуры и атмосферы звезды находится фотосфера – тонкая, всего 400 км глубиной, оболочка. Именно ее мы и видим при своих наблюдениях за Солнцем. Фотосфера состоит из гранул и неоднородна по своей структуре. Темные пятна сменяются яркими участками. Такая неоднородность связана с разным периодом остывания поверхности Солнца. Что касается невидимой части спектра поверхности нашего светила, то в этом случае мы имеем дело с хромосферой. Это плотный слой атмосферы Солнца, и его можно видеть только во время солнечного затмения.

Протуберанцы

Наиболее интересными солнечными объектами для наблюдения являются протуберанцы, которые по виду напоминают длинные волокна, и солнечная корона. Эти образования являются гигантскими выбросами водорода. Возникают протуберанцы и перемещаются по поверхности Солнца с огромной скоростью – 300 км/с. Температура этих петлей превышает отметку 10 тыс. градусов. Солнечная корона представляет собой внешние слои атмосферы, которые по толщине превышают диаметр самой звезды в несколько раз. Точной границы у солнечной короны нет. Ее видимая граница является только частью этого огромного образования.

Солнечная корона

Завершающим этапом солнечной активности является солнечный ветер. Этот процесс связан с естественным истечением звездного вещества через внешние слои в окружающее космическое пространство. Солнечный ветер в основном состоит из заряженных элементарных частиц – протонов и электронов. В зависимости от цикла солнечной активности скорость солнечного ветра может быть различной от 300 км в секунду до отметки в 1500 км/с. Эта субстанция распространяется по всей солнечной системе, оказывая влияние на все небесные тела нашего ближнего космоса.

Солнечный ветер

Состав Солнца

Солнце содержит приблизительно 75 % водорода и 25 % гелия по массе (92,1 % водорода и 7,8 % гелия по количеству атомов). Другие элементы (кремний, кислород, азот, сера, магний, кальций, хром, железо, никель, углерод и неон) составляют лишь 0,1 % от общей массы.

Ученые долго пытались составить представление о составе и внутреннем строении Солнца, используя такие методы астрономии, как наблюдение, спектроскопия, теоретический анализ и т.д. В результате они пришли к заключению, что благодаря взрыву родилась звезда, состоящая преимущественно из гелия и водорода. Их соотношение изменчиво, потому что в глубине Солнца водород преобразуется в гелий из-за постоянного процесса ядерного синтеза. Запуск этого процесса невозможен без крайне высокой температуры и большой массы небесного тела.

Диаметр Солнца. Какого размера солнце

Солнце — самый большой объект Солнечной системы. В рамках Вселенной оно является небольшой звездой, с не самой большой яркостью и температурой на поверхности. Радиус Солнца в 109 раз больше радиуса Земли.

Мы привыкли относиться к Солнцу, как к данности. Оно появляется каждое утро, чтобы светить в течение всего дня, а потом исчезнуть за горизонтом до следующего утра. Так продолжается из века в век. Некоторые поклоняются Солнцу, другие не обращают на него внимания, так как большую часть времени проводят в помещениях.Независимо от того, как мы относимся к Солнцу, оно продолжает выполнять свою функцию — дарит свет и тепло. У всего есть свои размеры и форма. Так, Солнце имеет практически идеальную шаровидную форму. Его диаметр практически по всей окружности одинаков. Различия могут составлять порядка 10 км, что ничтожно мало.

Расстояние до Солнца

Мало кто задумывается над тем, как далеко от нас находится звезда и какого она размера. А цифры способны удивлять. Так, расстояние от Земли до Солнца равняется 149,6 млн. километров. При этом каждый отдельный солнечный луч доходит до поверхности нашей планеты за 8,31 минут. Вряд ли в ближайшем будущем люди научатся летать со скоростью света. Тогда можно было бы попасть к поверхности звезды за восемь с лишним минут.

Размеры Солнца

Все познается в сравнении. Если взять нашу планету и сравнить по размерам с Солнцем, она поместится на его поверхности 109 раз. Радиус звезды равен 695 990 км. При этом масса Солнца в 333 000 раз превышает массу Земли! Более того, за одну секунду оно отдает энергию, эквивалентную 4,26 млн. тонн потери массы, то есть 3,84х10 в 26-й степени Дж.Кто из землян может похвастаться, что прошел по экватору всей планеты? Наверное, найдутся путешественники, пересекавшие Землю на кораблях и других транспортных средствах. На это уходило много времени. Чтобы обойти вокруг Солнца, им потребовалось бы гораздо больше времени. На это уйдет, как минимум, в 109 раз больше сил и лет.Солнце визуально может менять свои размеры. Иногда оно кажется больше себя обычного в несколько раз. В другой раз, наоборот, уменьшается. Все зависит от состояния атмосферы Земли.

Что представляет собой Солнце

Солнце не имеет такую же плотную массу, как и большинство планет. Звезду можно сравнить с искрой, которая постоянно отдает тепло в окружающее пространство. Кроме того, на поверхности Солнца периодически происходят взрывы и отрывы плазмы, что сильно влияет на самочувствие людей.Температура на поверхности звезды – 5770 К, в центре — 15 600 000 К. При возрасте в 4,57 млрд. лет Солнце способно оставаться такой же яркой звездой целую вечность , если сравнивать с человеческой жизнью.

Хромосфера

Хромосфера — следующая за фотосферой, сильно разреженная воздушная оболочка Солнца, состоящая преимущественно из водорода. В связи с ее необычайной яркостью ее можно увидеть лишь при полном солнечном за в переводе с греческого означает «окрашенная сфера». Когда Луна заслоняет Солнце, хромосфера благодаря присутствию водорода становится розоватой. Этот слой холоднее предыдущего, поскольку его плотность ниже. Температура газов в верхних слоях хромосферы составляет 50 000 К.

На высоте 12 000 км над фотосферой линия спектра водорода становится неразличимой. Немного выше зафиксированы следы кальция. Его линия спектра кончается еще через 2 000 км. Чем дальше от поверхности Солнца, тем газ горячее и более разряжен.

Внешние планеты или планеты-гиганты

Солнце — самое большое тело в Солнечной системе, после него идут планеты-гиганты: Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. Также их называют «газовые гиганты».

Газовый гигант — это большая планета, состоящая в основном из газов, таких как водород и гелий, с относительно небольшим ядром.

Внешние планеты расположены дальше от Солнца, чем внутренние.

Газовые гиганты, в отличие от каменистых планет (как Земля), не имеют чётко выраженной поверхности, т. е. у них нет границы между тем, где заканчивается атмосфера и начинается поверхность, поэтому на этих планетах невозможно приземлиться.

Их атмосфера постепенно становится плотнее к ядру (возможно между атмосферой и ядром всё же существуют жидкие или подобные жидкостям состояния).

Ледяные гиганты

Существует ещё один отдельный класс (или подкласс газовых гигантов) — это ледяные гиганты. В Солнечной системе ими считаются две планеты: Уран и Нептун.

Большинство массы других двух планет-газовых гигантов (Юпитера и Сатурна) — это водород и гелий, а у ледяных гигантов — лёд. На Уране температура достигает –220ºC, а средняя температура на Нептуне около –230ºC.

Самая большая планета в нашей Солнечной системе — Юпитер.

Где встает (восходит) солнце

Принято считать, что солнце встает на востоке и садится на западе.

В древности считали, что именно светило вращается вокруг земли. Но это не так. На самом деле земля, вращаясь вокруг своей оси, поворачивается к Солнцу то одной стороной, то другой.

Человек видит где встает светило и где оно садится, но все это происходит из-за вращательных движений нашей планеты. По сравнению с Землей, оно остается неподвижным.

По сути, восходом можно назвать появление Солнца из-за горизонта.

Земля вращается вокруг своей оси против часовой стрелки. Из-за того, что вращательные движения нашей планеты постоянны, места, где восходит светило и где оно заходит, не изменяются с течением времени.

Однако, если бы Земля вдруг начала вращаться в другом направлении относительно своей оси (чего, конечно, быть не может), солнце всходило бы со стороны запада и садилось на востоке.

Масса Земли

• 81,3 масс Луны ;
• 0,00315 массы Юпитера (масса Юпитера составляет 317,83 M ⊕ );
• 0,0105 массы Сатурна (масса Сатурна составляет 95,16 M ⊕ );
• 0,0583 массы Нептуна (масса Нептуна составляет 17,147 M ⊕ );
• 0,00000300349 массы Солнца ( масса Солнца составляет 332946 M ⊕ ).

Изменение массы Земли

Масса Земли не является постоянной величиной, и в настоящее время потеря массы превышает прирост. На величину массы Земли влияют многочисленные факторы.

Факторы, увеличивающие массу Земли:

Космическая пыль : метеоры , пыль, кометы и т. д., за счёт неё масса Земли возрастает примерно на 40 тысяч тонн в год

Факторы, уменьшающие массу Земли:

• Диссипация атмосферных газов  — водорода (3 кг/сек, или 95000 тонн в год) и гелия (1600 тонн в год). Кроме того, часть электронов атомов атмосферных газов улетучивается быстрее, чем сами атомы;
• Искусственные спутники , которые находятся на удалённых орбитах и могут покинуть околоземное пространство (около 65 тонн в год);
• Уменьшение массы Земли приводит к ослаблению её силы тяжести , и, соответственно, способности удерживать атмосферу;
• Нагрев Земли (за счёт как антропогенных процессов, так и глобального потепления) в сочетании с солнечным излучением может увеличить тепловое движение молекул, что также способствует утечке вещества из атмосферы.

Зона лучистого переноса

Зона лучистого переноса расположена у границы ядра. Предположительно она занимает около 70 % всего радиуса звезды и состоит из горячего вещества, через которое тепловая энергия передается от ядра к внешнему слою.

В результате термоядерной реакции, протекающей в солнечном ядре, образуются различные радиационные фотоны. Пройдя сквозь зону лучистого переноса и все последующие слои, они выбрасываются в космос и блуждают по там вместе с солнечным ветром, доходящим от Солнца до Земли всего за 8 минут. Ученым удалось установить, что на преодоление этой зоны фотонам требуется приблизительно 200 000 лет.

Зона лучистого переноса есть не только у Солнца, но и у других звезд. Ее величина и сила зависят от размера звезды.

Световая секунда, световой год и другие космические единицы измерения

Используя кеплеровскую схему строения солнечной системы (Солнце в центре, планеты вращаются вокруг него), удобнее всего рассчитывать расстояния в пределах солнечной системы не от Земли, а от центра, то есть от Солнца. Но вот в каких единицах его отсчитывать?

• Во-первых, его можно выражать в миллионах километров. Километр — это наиболее распространенная единица для измерения больших расстояний.
• Во-вторых, чтобы избежать таких чисел, как миллионы километров, можно принять, что среднее расстояние от Земли до Солнца равно одной астрономической единице (сокращенно «а, е.») Тогда можно будет выражать расстояния в а, е., причем 1 а е. равна 149 500 000 км. С вполне достаточной точностью можно считать, что 1 а, е. равна 150 000 000 км.
• В-третьих, расстояние можно выразить через время, которое потребуется для того, чтобы его преодолел свет (или любое аналогичное излучение, например радиоволны). Скорость света в пустоте равна 299 776 км/сек. Число это можно для удобства округлить до 300 000 км/сек.

Таким образом, расстояние примерно в 300 000 км можно считать равным одной световой секунде (ибо это расстояние, преодолеваемое светом за одну секунду). Расстояние, в 60 раз большее, или 18 000 000 км, — это одна световая минута, а расстояние, еще в 60 раз большее, т.е. 1 080 000 000 км, — это один световой час.

Мы не слишком ошибемся, если будем считать, что световой час равен одному миллиарду километров.

Запомнив это, рассмотрим те планеты, которые были известны древним, и приведем таблицу их средних расстояний от Солнца, выраженных в каждой из трех указанных единиц.

Планеты	Среднее расстояние от Солнца
миллионов км	астрономических единиц	световых часов
Меркурий	57,9	0,387	0,0535
Венера	108,2	0,723	0,102
Земля	149,5	1,000	0,137
Марс	227,9	1.524	0,211
Юпитер	778,3	5,203	0,722
Сатурн	1428,0	9,539	1,321

Уильям Гершель – в свое время раздвинул горизонты познания, открыв Уран и буквально удвоив границы Солнечной системы