АСТРОНОМІЯ - ДИТЯЧА ЕНЦИКЛОПЕДІЯ - ФОЛІО 2005

IV

ЗІРКИ

Наше Сонце

Ще в прадавні часи люди шанували Сонце за те, що воно дає життя всім істотам нашої планети. Деякі народи робили Сонце богом, деякі створювали міфи з метою пояснити його щоденний шлях небом Землі. Проте тільки нещодавно ми нарешті зрозуміли, яке місце займає Сонце серед інших зірок Всесвіту, як і чому воно дарує нам своє тепло та світло.

Ми вже згадували, що Сонце — типова середня жовта зірка головної послідовності. Температура його поверхні дорівнює близько 6000 К, тоді як у надрах — там, де йдуть ядерні реакції, температура сягає мільйонів К (до 15 мільйонів К у самому центрі!).

Уже біля п’яти мільярдів років Сонце знаходиться в стані гравітаційної рівноваги. Тобто гравітаційний тиск повністю компенсується тиском, що створює випромінювання, яке є результатом активних процесів у надрах нашої зірки. У цьому стані, виходячи з діаграми Герцшпрунга-Рассела, Сонце має проіснувати щонайменше ще 4—5 мільярдів років.

То як же побудований цей колосальний реактор, що тисячоліттями підтримує полум’я життя на нашій планеті? Давайте вирушимо в уявну та незвичайну подорож — подорож до центру Сонця!

Сонце

Швидкість обертання Сонця на різних широтах є різною: на екваторі обертання йде помітно швидше

Почнемо із самої Землі. З поверхні нашої планети Сонце виглядає дуже гарячою жовтуватою кулею. За даними досліджень дізнаємося, що нині Сонце складається на 70% з Гідрогену та на 28% з Гелію. Важчі елементи складають залишок у 2% маси. Кожної секунди Сонце викидає в космічний простір колосальну кількість вільної енергії. Достатньо сказати, що якби нам удалося законсервувати енергію, що воно вивільняє за одну секунду, ми змогли б задовольнити теперішні потреби людства на найближчі 500 000 років! Більшість цієї енергії випромінюється у вигляді видимого світла, і досить незначна її частина досягає поверхні Землі. Проте якщо ми знімемо з нашої планети захисний шар атмосфери, то нам доведеться зустрітися і з іншими, більш небезпечними видами випромінювання — рентгенівським, ультрафіолетовим тощо.

Якщо ви направите ваш телескоп на Сонце, то побачите кулю розігрітого газу та найчастіше за все хоча б кілька сонячних плям. Якщо б ви мали змогу роздивитися саму тільки пляму, то побачили б, що вона сліпучо яскрава. Темними ці плями виглядають тільки на тлі ще яскравішої сонячної поверхні.

Типова сонячна пляма сама по собі настільки велика, що могла б легко порівнятися розмірами з Землею. Це — наочна ілюстрація того, що будь-що на Сонці буде величезним за земними стандартами. Саме ж Сонце — тим більше. Його радіус дорівнює близько 700 000 кілометрів, а маса перевищує 2х1030 кілограмів, що у 300 000 разів більше за масу Землі!

Спостерігаючи за сонячними плямами в телескоп, ви можете впевнитися в тому, що Сонце обертається навколо власної осі. Звичайно, воно робить це зовсім не так швидко, як пульсари! Проте сонячне обертання має певну особливість: воно не обертається на зразок твердої кулі. Можна помітити, що плями на екваторі рухаються швидше за ті, що знаходяться на вищих сонячних широтах. Так, екваторіальний період обертання Сонця дорівнює близько 27 діб, тоді як полярний зростає до 31 доби.

Кількість плям свідчить про рівень сонячної активності. Завдяки телескопічним спостереженням, що більш-менш регулярно записувалися з середини XVII століття, астрономам удалося встановити певну періодичність сонячної активності. Так, зокрема, народилося уявлення про 11-річний цикл сонячної активності. Цей цикл зумовлений саме нерівномірним обертанням Сонця. Існують також більш тривалі і через це менш вивчені цикли сонячної активності.

Поступово наш космічний корабель наближається до Сонця, і ми спостерігаємо постійне зростання інтенсивності сонячного вітру — потоку високоенергетичних частинок, що залишають Сонце з великими швидкостями. Саме цей вітер створює хвости в комет.

Будова Сонця та навколосонячного простору

За кілька мільйонів кілометрів до нашої мети ми входимо у сонячну корону — найвищий рівень сонячної атмосфери. Саме в цьому регіоні утворюється найбільша кількість жорсткого рентгенівського випромінювання. Температура тут така ж немилосердна: близько 1 000 000 К! Хоча корабель слабо відчуває таку спеку через дуже малу густину речовини в короні.

Ближче до сонячної поверхні температура несподівано падає до приблизно 10 000 К — ми входимо до хромосфери, головного джерела сонячного ультрафіолетового випромінювання. І нарешті ми пірнаємо у видиму поверхню Сонця, що носить назву фотосфери. Її середня температура, як ми вже знаємо, сягає близько 6 000 К. Незважаючи на те, що з Землі фотосфера виглядає як поверхня, насправді вона складається з розігрітого газу, густина якого набагато менша за густину земної атмосфери. Тут, біля поверхні, треба бути особливо обережними: зовсім непередбачувано може відбутися викид маси — утвориться так званий протуберанець. Дуже цікаво за ними спостерігати навіть із Землі (звідти вони не виглядають небезпечними). Справа в тому, що це дуже «живі» об’єкти — зміни у їхній структурі можна побачити за кілька хвилин. За розмірами вони досягають іноді колосальних значень і майже дістають до Землі!

Протуберанець — гігантський викид сонячної речовини в активних зонах нашого денного світила

До цього часу з ілюмінаторів вашого космічного корабля ви могли бачити Землю. З того моменту, як ми занурюємося у фотосферу, сліпуче світло поглинає вас повністю. Шалена турбулентність навколо — проте ви в змозі її приборкати. Ви стаєте свідком величезних потоків гарячого газу, що підіймаються до верхніх шарів — до фотосфери, та холоднішого газу, що опускаються донизу. Це — зона конвекції (тобто перемішування), що простягається на третину від загальної відстані до сонячного центру.

Зона конвекції відповідає за перенесення до поверхні випромінювання, що вироблене в зоні радіації. Саме тут енергію переносять в основному фотони світла. Тепер температура за бортом сягає 10 мільйонів К, а корабель оточений рентгенівським випромінюванням, у тисячі разів сильнішим за видиме на сонячній поверхні.

Звичайно, жоден реальний космічний корабель не дожив би навіть до такого завершення експедиції. Проте в нас з вами є дуже потужна зброя — уява. Отже, продовжимо подорож, бо ми зовсім близько до нашої мети — ми підходимо до сонячного ядра. Саме тут, в умовах величезних температур (близько 15 мільйонів К) та колосального тиску (у 200 мільярдів разів більшого, ніж атмосферний тиск на поверхні Землі) відбуваються ядерні реакції, що перетворюють Гідроген на Гелій. Це і є джерело сонячної енергії і — джерело нашого життя!





Відвідайте наш новий сайт - Матеріали для Нової української школи - планування, розробки уроків, дидактичні та методичні матеріали, підручники та зошити