С точки зрения астрономии солнце это

центр системы

в 333 тыс. раз

Солнце — единственная звезда Солнечной системы. Вокруг Солнца вращаются другие объекты этой системы: планеты и их спутники, карликовые планеты и их спутники, астероиды, метеороиды, кометы и космическая пыль. Солнце, это огромная масса раскаленного газа, который под действием термоядерной реакции горит в течение миллиардов лет. Солнце излучает огромное количество тепла и света, благодаря чему возможно существование жизни на Земле. Наше Солнце относится к типу желтых карликов по спектральному классу, а температура на поверхности составляет 6000 по Кельвину.

Солнце — магнитоактивная звезда. Она обладает сильным магнитным полем, напряжённость которого меняется со временем и которое меняет направление приблизительно каждые 11 лет, во время солнечного максимума. Вариации магнитного поля Солнца вызывают разнообразные эффекты, совокупность которых называется солнечной активностью и включает в себя такие явления, как солнечные пятна, солнечные вспышки, вариации солнечного ветра, а на Земле вызывает полярные сияния в высоких и средних широтах и геомагнитные бури.

Ядро Солнца

Центральная часть Солнца с радиусом примерно 150—175 тыс. км (20—25% от радиуса Солнца), в которой идут термоядерные реакции, называется солнечным ядром. Плотность вещества в ядре составляет примерно 150 000 кг/м³ (в 150 раз выше плотности воды), а температура в центре ядра — более 14 млн К. В ядре скорость вращения Солнца вокруг своей оси значительно выше, чем на поверхности. Ядро — единственное место на Солнце, в котором энергия и тепло получается от термоядерной реакции, остальная часть звезды нагрета этой энергией. Вся энергия ядра последовательно проходит сквозь слои, вплоть до фотосферы, с которой излучается в виде солнечного света и кинетической энергии.

Фотосфера — излучающий слой звёздной атмосферы, в котором формируется непрерывный спектр излучения. Фотосфера даёт основную часть излучения звезды. Фотосфера поглощает и затем переизлучает энергию, поступающую из недр звезды. В абсолютных величинах фотосфера достигает толщины, по разным оценкам, от 100 до 400 км. Из фотосферы исходит основная часть оптического (видимого) излучения Солнца, излучение же из более глубоких слоёв до нас уже не доходит.

Хромосфера

Хромосфера — внешняя оболочка Солнца толщиной около 2000 км, окружающая фотосферу. Происхождение названия этой части солнечной атмосферы связано с её красноватым цветом, вызванным тем, что в её видимом спектре доминирует красная H-альфа линия излучения водорода. Температура хромосферы увеличивается с высотой от 4000 до 15 000 градусов. Плотность хромосферы Солнца невелика, поэтому яркость её недостаточна, чтобы наблюдать её в обычных условиях. Но при полном солнечном затмении, когда Луна закрывает яркую фотосферу, расположенная над ней хромосфера становится видимой.

Солнечная корона

Солнечная корона — внешние слои атмосферы Солнца, начинающиеся выше тонкого переходного слоя над хромосферой, в котором температура возрастает в 100 раз. Температура короны — порядка миллиона кельвинов. Причём от хромосферы она повышается до двух миллионов на расстоянии порядка 70 000 км от видимой поверхности Солнца, а затем начинает убывать, достигая у Земли ста тысяч кельвинов. Солнечная корона является источником сильного радиоизлучения.

Содержание:

Наше Солнце действительно уникальная звезда, хотя бы только потому, что ее свечение позволило создать условия пригодные для жизни на нашей планете Земля, которая, то ли по удивительному стечению обстоятельств, то ли по гениальному Божьему замыслу находится на идеальном расстоянии от Солнца. С древних времен Солнце находилось под пристальным вниманием человека, и если в древние времена жрецы, шаманы, друиды почитали наше светило божеством (во всех языческих культах были солнечные боги), то сейчас Солнце активно изучается учеными: астрономами, физиками, астрофизиками. Какое строение Солнца, какие его характеристики, его возраст и место расположения в нашей галактике, обо всем этом читайте дальше.

Расположение Солнца в галактике

Несмотря на свои огромные размеры относительно нашей планеты (да и других планет) в галактических масштабах Солнце далеко не самая большая звезда, а очень даже маленькая, есть звезды куда больше Солнца. Поэтому астрономы относят наше светило к классу желтых карликов.

Что же касается расположения Солнца в галактике (как впрочем, и всей нашей солнечной системы), то оно находится в галактике Млечный путь, ближе к краю рукава Ориона. Удаленность от центра галактики составляет 7.5-8.5 тысяч парсеков. Говоря простым языком, мы с вами не то, чтобы находимся на задворках галактики, но и от центра мы тоже сравнительно далеко – такой себе «спальный галактический район», не на окраине, но и не в центре.

Вот так выглядит расположение Солнца на галактической карте.

Характеристики Солнца

Согласно астрономической классификации небесных объектов Солнце относится к звезде G-класса, оно ярче 85% других звезд галактики, многие из которых являются красными карликами. Диаметр Солнца составляет 696342 км, масса — 1.988 х 1030 кг. Если сравнить Солнце с Землей, то оно крупнее нашей планеты в 109 раз и в 333000 раз массивнее.

Сравнительные размеры Солнца и планет.

Хотя Солнце кажется нам желтым, настоящий его цвет – белый. Видимость желтого цвета создается атмосферой светила.

Температура Солнца составляет 5778 градусов по Кельвину в верхних слоях, но по мере приближения к ядру она возрастает еще больше и ядра Солнца неимоверно жарко — 15.7 млн. градусов по Кельвину

Также Солнце обладает сильным магнетизмом, на его поверхности имеется северный и южный магнитные полюса, и магнитные линии, которые с периодичностью в 11 лет перенастраиваются. В момент таких перестроек происходят интенсивные солнечные выбросы. Также магнитное поле Солнца оказывает влияние на магнитное поле Земли.

Структура и состав Солнца

Наше Солнце в основном состоит из двух элементов: водорода (74,9%) и гелия (23,8%). Помимо них там присутствует в маленьких количествах: кислород (1%), углерод (0.3%), неон (0.2%) и железо (0.2%). Внутри Солнце делится на слои:

• ядро,
• радиационная и конвекционная зоны,
• фотосфера,
• атмосфера.

Ядро Солнца обладает наибольшей плотностью и занимает примерно 25% от общего солнечного объема.

Строение Солнца схематично.

Именно в солнечном ядре посредством ядерного синтеза, трансформирующего водород в гелий, формируется тепловая энергия. По сути, ядро – это такой себе солнечный мотор, благодаря ему, наше светило выделяет тепло и обогревает всех нас.

Почему светит Солнце

Как раз таки свечение Солнца происходит благодаря неустанной работе солнечного ядра, точнее, термоядерной реакции, которая постоянно в нем протекает. Горение Солнца происходит благодаря преобразованию водорода в гелий, это и есть та извечная термоядерная реакция, постоянно питающая наше светило.

Солнечные пятна

Да, и на Солнце есть пятна. Солнечные пятна представляют собой более темные области на солнечной поверхности, а более темные они потому, что температура их ниже, чем температура окружающей фотосферы Солнца. Сами солнечные пятна образуются под воздействием магнитных линий и их перенастройки.

Солнечный ветер

Солнечный ветер – это непрерывный поток плазмы, идущий от солнечной атмосферы и заполняющий собой всю солнечную систему. Солнечный ветер образуется по причине того, что из-за высокой температуры в солнечной короне, давление вышележащих слоев не может уравновеситься с давлением в самой короне. Поэтому и происходит периодический выброс солнечной плазмы в окружающее пространство. О явлении солнечного ветра на нашем сайте есть целая отдельная статья.

Солнечное затмение

Солнечное затмение – это редкое астрономическое явление, при котором Луна собой Солнце, полностью или частично.

Схематично солнечное затмение выглядит так.

Эволюция Солнца и его будущее

Ученые считают, что возраст нашего светила составляет 4,57 миллиарда лет. В то далекое время оно образовалось из части молекулярного облака, представленного гелием и водородом.

Как родилось Солнце? Согласно одной из гипотез гелиево-водородное молекулярное облако из-за углового момента запустило вращение и одновременно начало интенсивно нагреваться по мере роста внутреннего давления. При этом большая часть массы сконцентрировалась в центре, и превратилась собственно в Солнце. Сильная гравитация и давление привели к росту тепла и ядерному синтезу, благодаря которому работает, как Солнце, так и другие звезды.

Так выглядит эволюция звезды, в том числе и Солнца. Согласно этой схеме в данный момент наше Солнце находится в фазе маленькой звезды, и текущий солнечный возраст составляет середину этой фазе. Примерно через 4 миллиарда лет Солнце превратится в красного гиганта, еще больше расширится и уничтожит Меркурий, Венеру, и возможно нашу Землю. Если же Земля как планета все-таки и уцелеет, то жизнь на ней к тому времени все равно уже будет невозможна. Так как уже через 2 миллиарда лет свечение Солнца увеличится настолько, что все земные океаны попросту выкипят, Земля будет испепелена и превратится в сплошную пустыню, температура на земной поверхности будет составлять 70 С и если будет возможна жизнь, то только глубоко под землей. Поэтому имеем еще примерно миллиард с хвостиком лет, чтобы найти новое убежище для человечества в очень отдаленном будущем.

Но вернемся к Солнцу, превратившись в красного гиганта, оно пробудет в таком состоянии примерно 120 миллионов лет, затем начнется процесс уменьшения его размера и температуры. И когда остатки гелия в его ядре будут сожжены в постоянной топке термоядерных реакций, Солнце потеряет свою стабильность и взорвется, превратившись в планетарную туманность. Земля на этой стадии, как впрочем, и соседний Марс, с большой вероятностью будут уничтожены солнечным взрывом.

Еще через 500 миллионов лет из солнечной туманности образуется белый карлик, который просуществует еще триллионы лет.

Интересные факты о Солнце

• Внутри Солнца можно поместить миллион Земель или планет, размером с нашу.
• По форме Солнце образует практически идеальную сферу.
• 8 минут и 20 секунд — именно за такое время солнечный луч добирается к нам из своего источника, при том, что Земля отдалена от Солнца на 150 млн. км.
• Само слово «Солнце» происходит от древнеанглийского слова, означающее «юг» — «South».
• И у нас для вас плохие новости, в будущем Солнце испепелит Землю, а потом и вовсе уничтожит. Произойдет это однако не раньше чем через 2 миллиарда лет.

Солнце, видео

И в завершение интересный научный документальный фильм от канала Discovery – «Что скрывает Солнце».

С точки зрения астрономии солнце это

Подробное решение часть 1 Мир глазами астронома по окружающему миру для учащихся 4 класса, авторов А.А. Плешаков, Е.А. Крючкова 2015

• Гдз часть 1, 2 по Окружающему миру за 4 класс можно найти тут
• Гдз тесты по Окружающему миру за 4 класс можно найти тут
• Гдз контрольно-измерительные материалы по Окружающему миру за 4 класс можно найти тут

Попробуй рассказать о мире с точки зрения астронома. Используй для этого слова: небесные тела, звезды, планеты, Солнце, Земля, Луна. Выслушай других ребят. Всем классом составьте наиболее полный рассказ.

Ответ. Рассказ о Вселенной

Мы живем в окружающем нас мире. С точки зрения астрономов мир – это и есть Вселенная или по—другому — Космос. В старину астрономов называли звездочетами. Люди наблюдают за звездами на протяжении всей истории своего существования и накопили много полезных знаний, который применяют в своей жизни.

Наша Вселенная не имеет начала и конца. Она безгранична. Никто не может сказать, когда появилась Вселенная и когда исчезнет. Вселенная наполнена множеством самых разных небесных тел. К ним относятся звезды, планеты, кометы, метеоры, метеориты. Все они находятся в постоянном движении. Перемещаются с разной скоростью и направлением.

Земля – это тоже небесное тело. Но она кажется маленькой песчинкой в безбрежном пространстве Вселенной. Земля – это планета. Она вращается вокруг Солнца. Солнце – обычная звезда. Все небесные тела, которые вращаются вокруг Солнца составляют Солнечную систему.

У Земли спутник Луна, который в свою очередь вращается вокруг Земли. Вся жизнь во Вселенной подчиняется строгим законам природы.

Вселенная и солнечная система

Часто говорят: «Земля – наш космический дом, наш космический корабль» почему о Земле можно так сказать?

Ответ. Земля является частью Вселенной или космоса. Земля — это дом для всех людей, живой и неживой природы, которая окружает человека. Наш корабль населен растениями и животными. Между ними, как на корабле распределены обязанности. Кто—то производит кислород, кто—то готовит пищу, а кто—то убирает отходы. На Земле человек находит все, что нужно для его жизни – тепло, пищу, строит уютные жилища. Земля защищает нас от метеоритов, космических бурь и других опасностей. Мы находимся в определенном пространстве, за границы которого можно выйти только на космическом аппарате.

В то же время мы не стоим на месте. Мы движемся вокруг Солнца с точно заданной скоростью. При движении мы обращаем внимание на другие небесные тела, чтобы избежать столкновения с ними. Наш корабль точно соответствует своему назначению и своим обитателям.

С.7 Проверь себя

1. Что изучает астрономия?

Ответ. Астрономия (Закон звезд — от греческих слов: «Астрон» – звезда, «Номос» – закон) – наука о Вселенной, изучает небесные (космические) тела, их происхождение, развитие и движение.

2. Что такое Вселенная?

Ответ. Вселенная (космос) – это необъятное пространство, в котором находятся планеты, звёзды и другие небесные тела. Небесные тела: планеты, звезды, кометы, астероиды, метеоры, метеориты. Во Вселенной все тела находятся в постоянном движении и движутся с огромной скоростью. Наша планета Земля — тоже часть Вселенной. Рядом с нами находятся Солнце – обычная звезда, Луна – спутник Земли, планеты, которые также вращаются вокруг Солнца.

3. Что такое Солнечная система?

Ответ. Солнечная система – это Солнце и движущиеся вокруг него небесные тела, такие как планеты, кометы, астероиды, космическая пыль. Солнце является источником света, тепла, энергии.

4. Как можно изобразить Солнечную систему с помощью модели?

Ответ. Чтобы изобразить Солнечную систему с помощью модели, можно нарисовать в центре модели круг, который будет изображать Солнце и 8 окружностей вокруг круга (орбиты планет) так, чтобы каждая последующая была больше предыдущей. На каждой окружности нарисовать планеты, по удалению от Солнца – Меркурий, Венеру, Землю, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун. Необходимо придерживаться размеров Солнца и планет. Солнце – огромная раскалённая звезда. Самая маленькая планета – Меркурий, размеры Венеры и Земли приблизительно равны, Марс почти в 2 раза меньше Земли. Нептун немного меньше Урана. Юпитер – самая большая планета. Сатурн больше Урана, но меньше Юпитера.

5. Коротко расскажи о Солнце?

Ответ. Солнце – ближайшая к Земле звезда. Это огромное и раскалённое небесное тело, излучающее тепло и свет. Диаметр солнца в 109 раз больше диаметра нашей планеты. Масса Солнца больше массы Земли в 109 раз. С Земли Солнце кажется небольшим, потому что находится на огромном расстоянии около 150 миллионов километров. На поверхности Солнца очень высокая температура (примерно 6000 градусов), внутри Солнца температура предположительно15—20 миллионов градусов.

6. Как наблюдать за солнцем, чтобы не испортить зрение?

Ответ. За Солнцем можно наблюдать только через защитные тёмные очки и только 1—2 минуты. Наблюдать за солнцем невооруженным глазом , в бинокль, подзорную трубу, телескоп категорически запрещается, потому что это опасно для зрения. Солнце светит очень ярко и наш глаз не приспособлен для наблюдения за ним без защитных приспособлений.

С.8 Найди в дополнительной литературе, Интернете новые научные сведения о Солнце или информацию об интересных небесных телах Солнечной системы – кометах, астероидах. Подготовь сообщение.

Солнце – это центр нашей Солнечной системы, от него зависит очень многое, что происходит на Земле. Поэтому интересно узнать, что из себя представляет Солнце, что там происходит.

Солнце – это обычная звезда, её возраст около 5 миллиардов лет, температура поверхности 5500ОС, расстояние от Земли – 149,6 млн. км. В центре Солнца температура достигает 14 млн. градусов.

Солнце даёт Земле тепло и свет, поддерживает жизнь на нашей планете.

Солнце – это огненный газовый шар, диаметр которого в 109 раз превосходит диаметр Земли. Внутри такого шара могло бы поместиться более миллиона небесных тел размером с Землю.

На поверхности Солнца имеются пятна, происходят яркие вспышки и взрывы колоссальной силы. Солнечные вспышки и взрывы выбрасывают в космос огромную массу электрически заряженных частиц, что воздействует на атмосферу Земли. Когда потоки электрически заряженных частиц достигают Земли, они создают в нашем небе изумительные «занавеси» мерцающего света, которые видны в приполярных областях и называются полярными сияниями. Мощные взрывы, происходящие на Солнце, таят в себе и опасность. Потоки электрически заряженных частиц, летящих от Солнца, выводят из строя электростанции, разрушая их оборудование. Солнечные вспышки опасны и для космонавтов: не следует выходить в открытый космос, когда они происходят. Частицы, выбрасываемые вспышкой и несущие большую энергию, могут нанести вред организму человека. На Земле тоже не следует долго находиться под палящими лучами Солнца. Можно получить сильные ожоги кожи и её заболевания, а также вызвать расстройство деятельности сердца и нервной системы.

Существование Земли и жизни на ней напрямую зависят от Солнца. Возникает вопрос: как долго просуществует наше светило? Учёные пришли к выводу, что Солнце не будет существовать вечно, хотя впереди у него невероятно долгая жизнь. Сейчас Солнце находится в среднем возрасте. Учёные предполагают, что в течение последующих 5 млрд. лет Солнце будет медленно разогреваться и немного увеличиваться в размере. Когда весь водород в центральном ядре Солнца израсходуется, Солнце станет в три раза больше, чем теперь. Все океаны на Земле выкипят. Умирающее Солнце поглотит Землю. В конечном счёте, Солнце остынет, превратившись в шар, так называемый белый карлик.

Но всё это произойдёт через миллиарды лет, на Земле сменится много тысяч поколений. Бурно развивающиеся наука и техника позволят человечеству открыть во Вселенной новые миры и планеты и заблаговременно освоить их для проживания и дальнейшего развития человечества.

А сегодня следует бережно относиться к нашей планете, следовать советам и требованиям экологов. Ведь и от каждого из нас зависит сохранение жизни на Земле.

Другие небесные тела.

Несущиеся на огромной скорости и путешествующие по огромным орбитам, проложенным во вселенной, кометы, так называются эти небесные тела, состоят из яркой светящейся головы и невероятно длинного (до 100 миллионов км) шлейфа хвоста. Эти одиночные странники могут удаляться на долгое время за пределы Солнечной системы и возвращаясь устремляться ближе к нашей планете, двигаясь преодолевая гигантские расстояния своей орбиты.

Подобно планетам, только совсем небольших размеров, астероиды вращаются вокруг Солнца, они имеют каменистую структуру поверхности и по некоторым характеристикам бывают похожи на небольшие планеты, поэтому их иногда называют «малые планеты». Наибольшее скопление астероидов находится между Марсом и Юпитером, эта зона получила название «пояс астероидов». Астероиды имеют самые разные размеры: маленькие от нескольких десятков сантиметров в диаметре, как кухонная кастрюлька, и крупные диаметром до 250 и выше км. Так самый крупный из известных астероидов Церера имеет диаметр в 1000 км. Метеориты

Падающие звезды — так называют метеорный дождь, который происходит каждый год в начале августа и в другие промежутки в течении года. Иногда «падающие звезды» метеориты можно увидеть невооруженным глазом, они промелькают, словно искорка, чиркнувшая синеву ночного неба на доли секунд. Это и есть небольшие частички космической пыли, которые падают на Землю и, испаряясь в плотных слоях атмосферы, оставляют непродолжительный яркий след на звездном небе.

Что такое Солнце?

Каждое утро Солнце, вставая из-за линии горизонта, озаряет нас своими теплыми животворящими лучами. Что бы ни происходило в это время на Земле, Солнце неизменно встает утром и проходит свой ежедневный путь по небосклону.

В древности людям казалось, что дневное светило – это символ незыблемости и вечности нашего мира. Каждое солнечное затмение воспринималось многими как признак конца света – настолько непереносимо ужасной была одна только мысль о возможности жизни без Солнца.

Солнце – божество древних народов

Практически ни один народ мира не обошелся без обожествления Солнца в той или иной форме. Наиболее известные и изученные цивилизации – египетская, римская и греческая – поклонялись солнечным богам Амону-Ра, Аполлону и Гелиосу.

Известный факт: жившего в V столетии до н.э. философа Анаксагора изгнали из Афин, лишив гражданства, только за то, что он посмел предположить, что Солнце – не всемогущий бог, а огромный сгусток пылающего пламени.

В древней Месопотамии, которая считается колыбелью современной цивилизации, верховным шумерским божеством был бог-Солнце Баббар, в древнем Вавилоне, унаследовавшем шумерскую традицию – Шамаш. Ирано-арийская традиция чтила верховного бога Митру, а у славян это был Дажьбог, или Ярило.

Можно привести еще множество примеров из менее известных широкой публике религий и культов, и все они свидетельствуют о том, что Солнце у любого народа ассоциировалось с животворящей силой, Добром и Любовью.

Солнце с точки зрения астрономии

Если поинтересоваться что такое Солнце с точки зрения современно астрономии, мы узнаем, что это — звезда типа «желтый карлик». В этом определении нет ничего оскорбительного, унижающего достоинство нашего светила. Оно просто указывает на размер Солнца, который в сравнении со многими другими звездами Галактики довольно невелик, и на цветовую гамму его сияния.

Впрочем, «карликовость» Солнца не мешает ему обладать массой, которая составляет 98,8% всей суммарной массы Солнечной системы. Именно так: масса Солнца – это почти 99%, а всех остальных планет со спутниками и астероидами – чуть больше 1%. Внутри сферы, равной Солнцу, можно разместить около миллиона планет размером с нашу Землю.

Возраст Солнца, по мнению ученых, примерно равен 4,6 миллиарда лет, а расстояние от него до Земли в сейчас составляет около 150 миллионов километров. В момент образования Солнца и планет системы из газопылевого облака расстояния между ними были намного меньше, но с течением времени все планеты понемногу удалились от светила.

Согласно современным исследованиям, условия, благоприятные зарождению жизни, появились на Земле около 3,5 миллиарда лет назад, и за это время интенсивность излучения Солнцем энергии не изменилась. По оценкам астрономов, оно находится примерно в середине своего цикла существования, и в течение еще 3 миллиардов лет угасание светила нашей планете не угрожает.

Солнце и жизнь на Земле

Никто не сможет отрицать фундаментальную роль Солнца и солнечной энергии для всего живого на нашей планете. Каждый квадратный метр поверхности Земли получает в среднем около одного киловатта солнечной энергии. Это создает максимально благоприятные условия для жизнедеятельности множества населяющих ее организмов, от бактерий и простейших одноклеточных до животных и человека.

Энергию Солнца в чистом виде научились использовать растения: под действием солнечных лучей в их листьях происходит процесс фотосинтеза, благодаря которому они имеют возможность получать питательные органические вещества прямо из воды и минералов. Выращивая растения, человек получает пищу для себя и для своих домашних животных.

Солнце и человечество

Напрямую получать и использовать в своих целях солнечную энергию люди пока умеют не очень хорошо. Созданные современной наукой солнечные батареи довольно дороги и ненадежны, а нагревать, скажем, воду для получения электроэнергии можно только в теплых регионах Земли.

Но все еще впереди, и время, когда люди научатся пользоваться чистой солнечной энергией, станет для человечества гигантским шагом вперед.

Мир глазами астронома

Урок 1. Окружающий мир 4 класс

Конспект урока «Мир глазами астронома»

Сегодня на уроке мы с вами узнаем, что такое астрономия, Вселенная, Солнечная система. Будем учиться рассказывать о мире с точки зрения астронома.

Оказывается, многие явления на Земле можно понять, только если рассматривать её как космическое тело. Например, смена дня и ночи, чередование времён года объяснимы только исходя из космической природы планеты Земля. В древности астрономия оказывала человеку множество чисто практических услуг. Мореплаватель в открытом море не имел других ориентиров, кроме небесных светил; земледельцу они указывали сроки сезонов, связанных с сельскохозяйственными работами; всем людям давали ясные и надёжные способы счёта времени. Но и сегодня астрономия решает множество крупных задач и загадок, поскольку за пределами малюсенького по космическим меркам земного шарика располагается огромная, практически необъятная Вселенная. Исследование всего этого лежит на плечах астрономов. Сложная задачка, не правда ли?

Так что же это за наука – астрономия? Само слово «астрономия» происходит от двух греческих слов «астрон» – звезда и «номос» — закон.

Астрономия — это наука о небесных, или космических, телах. Она изучает звёзды, планеты и их спутники, кометы и астероиды и многое другое. С точки зрения астронома, мир – это Вселенная, т.е. необъятное пространство со звёздами, планетами и другими небесными телами.

Как появилась наша Вселенная? Как она устроена? Какой она будет спустя миллиарды лет? Эти вопросы всё время интересовали учёных, породив множество интересных и загадочных теорий. Сегодня большинство астрономов пришли к общему согласию относительно того, что Вселенная, которую мы знаем, появилась в результате гигантского взрыва. Однако есть учёные, которые выдвигают и другие гипотезы возникновения Вселенной.

Во Вселенной бесчисленное множество звёзд. Звёзды – это огромные раскалённые небесные тела, излучающие свет. Во Вселенной звёзды распределены не равномерно, а собраны в «звёздные острова» — галактики. Галактика — это крупное скопление звёзд.

Во Вселенной существует множество галактик различного размера и формы. В одной из таких галактик, она называется Млечный Путь, находится звезда Солнце со своей планетарной системой.

Расположено Солнце не в центре галактики, а почти на её окраине. Вокруг Солнца по своим орбитам обращаются восемь планет: Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун. Все планеты движутся вокруг Солнца в одном направлении по почти круговым (но всё-таки немного вытянутым) орбитам. Кроме планет, вокруг Солнца движутся другие небесные тела, например, кометы и астероиды. Солнце и движущиеся вокруг него небесные тела составляют Солнечную систему.

Солнце – единственная звезда Солнечной системы. Это огромное раскалённое космическое тело, которое постоянно излучает свет и тепло. Температура Солнца очень высокая. На его поверхности она достигает 6 тыс. тысяч градусов, а в центре – 15–20 млн градусов. Солнце – самое важное из всех светил для жителей Земли. Оно даёт свет и тепло, поддерживая жизнь на нашей планете.

С земли Солнце кажется небольшим. На самом деле оно так велико, что наша планета по сравнению с ним совсем маленькая. Если представить себе Солнце размером с апельсин, то Земля будет с маковое зёрнышко. Учёные-астрономы установили, что диаметр Солнца в 109 раз больше диаметра нашей планеты.

А масса Солнца в 330 тысяч раз больше массы Земли.

А почему же тогда Солнце кажется нам небольшим? Всё дело в огромном расстоянии между ним и нашей планетой. Расстояние это составляет около 150 млн километров.

Наше Солнце не является самой большой звездой во Вселенной. Тем не менее, светит оно очень ярко. Поэтому, смотреть на дневное Солнце в бинокль, телескоп или просто невооружённым глазом категорически запрещается — это может нанести непоправимый вред зрению. При любительских наблюдениях в бинокль или телескоп использовать затемняющий светофильтр, помещённый перед объективом, или специальные очки для наблюдения. Обычные солнцезащитные очки для этих целей не годятся.

Что же нам требуется запомнить сегодня?

Астрономия – наука о небесных телах. С точки зрения астронома, мир – это Вселенная. Вселенная – это необъятное пространство со звёздами, планетами и другими небесными телами. Во Вселенной существует огромное число галактик. Наша Солнечная система находится в галактике, которая называется Млечный Путь. Солнечную систему составляют Солнце и движущиеся вокруг него небесные тела. Земля – одна из планет Солнечной системы.

Что такое Солнце и когда оно погаснет

Согласно общепринятым оценкам, Солнце возникло 4,59 млрд лет назад. Правда, в последнее время некоторые астрономы заговорили о том, что его возраст составляет 6−7 млрд лет, но это пока лишь гипотезы. Разумеется, наше дневное светило родилось не на пустом месте. Его матерью было исполинское газопылевое облако, состоящее в основном из молекулярного водорода, которое под действием собственного тяготения медленно сжималось и деформировалось, пока не превратилось в плоский диск. Не исключено, что имел место и отец в лице космического события, которое увеличило гравитационную нестабильность облака и подхлестнуло его коллапс (таковым могла оказаться встреча с массивной звездой или же взрыв сверхновой). В центре диска возникла сфера из светящейся плазмы с температурой поверхности в несколько тысяч градусов, переводившая в тепло часть своей гравитационной энергии.

Новорожденное светило продолжало сжиматься, все больше разогревая свои недра. Через несколько миллионов лет их температура достигла 10 млн градусов Цельсия, и там начались самоподдерживающиеся реакции термоядерного синтеза. Юная протозвезда превратилась в нормальную звезду главной последовательности. Вещество ближней и дальней периферии диска сгустилось в холодные тела — планеты и планетоиды.

Услышать Солнце В настоящее время исследователи Солнца располагают чрезвычайно мощной техникой изучения конвективной зоны — гелиосейсмологией. «Это метод исследования Солнца с помощью анализа его осцилляций, вертикальных колебаний солнечной поверхности, типичные периоды которых составляют несколько минут, — поясняет старший научный сотрудник Стэнфордского университета Александр Косовичев. — Они были открыты еще в начале 1960-х годов. В частности, в этой области много сделали сотрудники Крымской астрофизической обсерватории во главе с академиком Северным. Осцилляции возбуждаются турбулентной конвекцией в приповерхностных слоях Солнца. В ходе этих процессов рождаются звуковые волны, которые распространяются внутри Солнца. Определяя характеристики этих волн, мы получаем информацию, которая позволяет сделать выводы о внутреннем строении Солнца и механизмах генерации магнитных полей. Гелиосейсмология уже позволила определить глубину конвективной зоны, выяснить характер вращения солнечных слоев, уточнить наши представления о возникновении солнечных пятен, которые фактически представляют собой сгустки магнитного поля. Теперь мы знаем, что солнечное динамо очень отличается от планетарного, поскольку работает в сильно турбулентной среде. Оно генерирует как глобальное дипольное поле, так и множество локальных полей. Механизмы взаимодействия между полями разных масштабов еще не известны, их только предстоит выяснить. В общем, у этой науки большое будущее».

Вот кое-какие паспортные данные Солнца. Возраст — 4,59 млрд лет; масса — 1,989х1030 кг; средний радиус — 696 000 км; средняя плотность — 1,409 г/см 3 (плотность земной материи в четыре раза выше); эффективная температура поверхности (вычисленная в предположении, что Солнце излучает как абсолютно черное тело) — 5503˚С (в пересчете на абсолютную температуру — 5778 кельвинов); суммарная мощность излучения — 3,83х1023 кВт.

Солнечная гранулляция Поверхность Солнца (фотосфера) даже в спокойном состоянии при наблюдении в телескоп (естественно, защищенный специальным фильтром) выглядит как набор зерен или пчелиные соты. Такая структура называется солнечной грануляцией. Она образуется благодаря конвекции, то есть тепловой циркуляции потоков газа — горячий газ «всплывает», а холодный — опускается вниз на границах гранул, которые видны как темные области. Типичный размер гранул — порядка 1000 км. На рисунке — инвертированное компьютерное изображение, рассчитанное с помощью эффекта Доплера — движение газовых потоков от наблюдателя изображено светлыми тонами, к наблюдателю — темными. Слева — составная картинка (сверху и против часовой стрелки): внутренняя структура Солнца с ядром и конвективной зоной; фотосфера с темным пятном; хромосфера; солнечная вспышка; вверху справа — протуберанец.

Поскольку Солнце вращается вокруг собственной оси не как единое целое, строго определенных суток оно не имеет. Поверхность его экваториальной зоны делает полный оборот за 27 земных суток, а приполярных зон — за 35 суток. Осевое вращение солнечных внутренностей еще сложнее и во всех деталях пока неизвестно.

Мокрое место: откуда в нашей вселенной вода

Великий аттрактор: тайны изображения Ланиакеи

В химическом составе солнечного вещества, естественно, доминируют водород (примерно 72% массы) и гелий (26%). Чуть меньше процента составляет кислород, 0,4% — углерод, около 0,1% — неон. Если выразить эти соотношения в количестве атомов, то получается, что на миллион атомов водорода приходится 98 000 атомов гелия, 850 атомов кислорода, 360 — углерода, 120 — неона, 110 — азота и по 40 атомов железа и кремния.

Солнечная механика

Слоистую структуру Солнца нередко сравнивают с луковицей. Эта аналогия не слишком удачна, поскольку сами слои пронизаны мощными вертикальными потоками вещества и энергии. Но в первом приближении она приемлема. Солнце светит за счет термоядерной энергии, которая генерируется в его ядре. Температура там достигает 15 млн градусов Цельсия, плотность — 160 г/см 3 , давление — 3,4х1011 атм. В этих адских условиях осуществляется несколько цепочек термоядерных реакций, составляющих протон-протонный цикл (p-p-цикл). Этим именем он обязан начальной реакции, где два протона, столкнувшись, порождают ядро дейтерия, позитрон и электронное нейтрино.

В ходе этих превращений (а их довольно много) сгорает водород и рождаются различные изотопы таких элементов Периодической системы, как гелий, бериллий, литий и бор. Три последних элемента вступают в ядерные реакции либо распадаются, а гелий остается — вернее, остается его основной изотоп гелий-4. В результате оказывается, что четыре протона дают начало одному ядру гелия, двум позитронам и двум нейтрино. Позитроны немедленно аннигилируют с электронами, а нейтрино покидают Солнце, практически не реагируя с его веществом. Каждая реакция p-p-цикла высвобождает 26,73 мегаэлектронвольта в форме кинетической энергии рожденных частиц и гамма-излучения.

Если бы протосолнечное облако состояло исключительно из элементов, возникших в ходе Большого взрыва (водорода и гелия-4 с очень малой примесью дейтерия, гелия-3 и лития-7), то этими реакциями все бы и закончилось. Однако композиция протосолнечного вещества была намного богаче, неоспоримым доказательством чему служит хотя бы наличие железа в солнечной атмосфере. Этот элемент, как и его ближайшие соседи в менделеевской таблице, рождается только в недрах гораздо более массивных светил, где температуры достигают миллиардов градусов. Солнце к ним не относится. Если железо там все-таки имеется, то лишь потому, что первичное облако уже было загрязнено и этим металлом, и еще многими другими элементами. Все они образовались в ядерных топках гигантских звезд прежних поколений, взорвавшихся сверхновыми и разбросавших продукты своей творческой деятельности по всему космическому пространству.

Это обстоятельство не сильно меняет вышеприведенную схему внутрисолнечного термоядерного синтеза, но все-таки привносит в нее кое-какие поправки. Дело в том, что при 15 млн градусов водород может превратиться в гелий и в углеродно-азотно-кислородном цикле (CNO-цикл). В его начале протон сталкивается с ядром углерода-12 и порождает ядро азота-13 и квант гамма-излучения. Азот распадается на ядро углерода-13, позитрон и нейтрино. Ядро тяжелого углерода опять-таки сталкивается с протоном, из чего происходят азот-14 плюс гамма-квант. Азот заглатывает третий протон с выделением гамма-кванта и кислорода-15, который трансформируется в азот-15, позитрон и нейтрино. Ядро азота захватывает последний, четвертый протон и раскалывается на ядра углерода-12 и гелия-4. Суммарный баланс такой же, как и в первом цикле: четыре протона в начале, альфа-частица (она же ядро гелия-4), пара позитронов и пара нейтрино в конце. Плюс, естественно, такой же выход энергии, без малого 27 МэВ. Что до углерода-12, то он в этом цикле вообще не расходуется, исчезает в первой реакции и снова появляется в последней. Это не топливо, а катализатор.

Солнце вращается вокруг своей оси, однако не как единое целое. На рисунке — компьютерная модель, составленная на основе данных доплеровского измерения скорости вращения отдельных участков Солнца, собранных космической обсерваторией SOHO (Solar Heliospheric Observatory). Цвет обозначает скорость вращения (в порядке убывания: красный, желтый, зеленый, синий). Участки горячей плазмы, перемещающиеся с различными скоростями, образуют «ленты», на границах которых возникают возмущения локальных магнитных полей, в результате чего именно здесь чаще всего и возникают солнечные пятна.

Реакции CNO-цикла внутри Солнца идут довольно вяло и обеспечивают лишь полтора процента общего выхода энергии. Однако забывать их не стоит хотя бы потому, что иначе расчетная мощность потока солнечных нейтрино будет заниженной. Загадки нейтринного излучения Солнца очень интересны, но это вполне самостоятельная тема, которая не укладывается в рамки данной статьи.

Ядро совсем молодого Солнца на 72% состояло из водорода. Модельные расчеты показали, что сейчас на его долю приходится лишь 35% массы центральной зоны ядра и 65% — периферийной. Ничего не поделаешь, выгорает даже ядерное топливо. Впрочем, его хватит еще миллиардов на пять лет. Процессы в термоядерной топке Солнца иногда сравнивают со взрывом водородной бомбы, но сходство здесь весьма условно. Десятки килограммов начинки мощных ядерных бомб имеют мощность в мегатонны и десятки мегатонн тротилового эквивалента. А вот солнечное ядро при всей его гигантской массе вырабатывает всего около ста миллиардов мегатонн в секунду. Нетрудно сосчитать, что средняя мощность энерговыделения составляет шесть микроватт на килограмм — человеческое тело производит тепло в 200 000 раз активней. Солнечный термояд не «взрывается», а медленно-медленно «тлеет» — к великому нашему счастью.

Лучистый перенос

Внешняя граница ядра находится приблизительно в 150 000 км от центра Солнца (0,2 радиуса). В этой зоне температура снижается до 9 млн градусов. При последующем охлаждении реакции протон-протонного цикла прекращаются — у протонов недостает кинетической энергии для преодоления электростатического отталкивания и слияния в ядро дейтерия. Реакции CNO-цикла там тоже не идут, поскольку их температурный порог даже выше. Поэтому на границе ядра солнечный термояд сходит на нет.

Солнечные пятна Трехмерная модель солнечного пятна, построенная на основе данных, полученных с помощью одного из инструментов (Michelson Doppler Imager) космической обсерватории SOHO (Solar and Heliospheric Observatory). Верхняя плоскость — это поверхность Солнца, нижняя плоскость проходит на глубине 22 тысячи километров. Вертикальная плоскость сечения продолжена до 24 тысяч километров. Цветами обозначены области с различной скоростью звука (по мере убывания — от красной к синей и черной). Сами пятна — это места выхода в солнечную атмосферу сильных магнитных полей. Они видны как участки с пониженной температурой на поверхности Солнца, обычно они окружены более горячими активными областями — факелами. Количество пятен на Солнце изменяется с периодом в 11 лет (чем их больше — тем больше активность Солнца).

Ядро окружено мощным сферическим слоем, который заканчивается на вертикальной отметке в 0,7 солнечного радиуса. Это лучистая зона (англ. radiative zone). Она заполнена водородно-гелиевой плазмой, плотность которой по мере движения от внутренней границы зоны к внешней сокращается в сотню раз, от 20 до 0,2 г/см 3 . Хотя внешние плазменные слои холоднее внутренних, температурный градиент там не настолько велик, чтобы возникли вертикальные потоки вещества, уносящие тепло от нижних слоев к верхним (такой механизм теплопереноса называется конвекцией). В надъядерном слое никакой конвекции нет и быть не может. Выделяемая в ядре энергия проходит сквозь него в виде квантов электромагнитного излучения.

Как это происходит? Рожденные в центре ядра гамма-кванты рассеиваются в его веществе, постепенно теряя энергию. До границы ядра они добираются в виде мягкого рентгена (длина волны порядка одного нанометра и энергия 400−1300 эВ). Тамошняя плазма для них почти непрозрачна, фотоны могут преодолеть в ней расстояние всего лишь в доли сантиметра. При столкновении с ионами водорода и гелия кванты отдают им свою энергию, которая частично уходит на поддержание кинетической энергии частиц на прежнем уровне, а частично переизлучается в виде новых квантов большей длины. Так что фотоны постепенно диффундируют через плазму, погибая и рождаясь вновь. Блуждающие кванты легче уходят вверх (где вещество менее плотно), нежели вниз, и поэтому лучистая энергия перетекает из глубин зоны к ее внешней границе.

Поскольку в зоне лучистого переноса вещество неподвижно, она вращается вокруг солнечной оси как единое целое. Но лишь до поры до времени. Во время перемещения к поверхности Солнца фотоны проходят все более длинные дистанции между столкновениями с ионами. Это означает, что разница в кинетической энергии излучающих и поглощающих частиц все время возрастает, ведь солнечная материя на бóльших глубинах горячее, чем на меньших. В результате плазма дестабилизируется и в ней возникают условия для физического перемещения вещества. Зона лучистого переноса переходит в конвективную зону.

Солнечная корона Фотография солнечной короны, сделанная во время полного солнечного затмения 26 февраля 1998 года. Корона — это внешняя часть солнечной атмосферы, состоящая из разреженного водорода, разогретого до температуры порядка миллиона градусов Цельсия. Цвета на снимке — синтетические, и обозначают уменьшающуюся яркость короны по мере удаления от Солнца (синее с розовым пятно в центре — это Луна).

Зона конвекции

Она начинается на глубине в 0,3 радиуса и простирается вплоть до поверхности Солнца (вернее, его атмосферы). Ее подошва нагрета до 2 млн градусов, в то время как температура внешней границы не достигает и 6000˚С. От лучевой зоны ее отделяет тонкий промежуточный слой — тахоклин. В нем происходят интереснейшие, но пока не слишком изученные вещи. Во всяком случае есть основания считать, что движущиеся в тахоклине потоки плазмы вносят основной вклад в формирование солнечного магнитного поля. Нетрудно вычислить, что зона конвекции занимает около двух третей объема Солнца. Однако масса ее очень невелика — всего два процента солнечной. Это и естественно, ведь солнечное вещество по мере удаления от центра неотвратимо разрежается. У нижней границы зоны плотность плазмы равна 0,2 плотности воды, а при выходе в атмосферу она уменьшается до 0,0001 плотности земного воздуха над уровнем моря.

Вещество в конвективной зоне перемещается весьма запутанным образом. От ее подошвы восходят мощные, но медленные потоки горячей плазмы (поперечником в сотню тысяч километров), скорость которых не превышает нескольких сантиметров в секунду. Навстречу им опускаются не столь могучие струи менее нагретой плазмы, скорость которых измеряется уже метрами в секунду. На глубине в несколько тысяч километров восходящая высокотемпературная плазма разделяется на гигантские ячейки. Наиболее крупные из них имеют линейные размеры порядка 30−35 тысяч километров — их называют супергранулами. Ближе к поверхности образуются мезогранулы с характерным размером в 5000 км, а еще ближе — в 3−4 раза меньшие гранулы. Супергранулы живут около суток, гранулы — обычно не более четверти часа. Когда эти продукты коллективного движения плазмы добираются до солнечной поверхности, их легко увидеть в телескоп со специальным фильтром.

Она устроена довольно сложно. Весь солнечный свет уходит в космос с ее нижнего уровня, который называют фотосферой. Основным источником света служит нижний слой фотосферы толщиной в 150 км. Толщина всей фотосферы составляет около 500 км. Вдоль этой вертикали температура плазмы снижается от 6400 до 4400 К.

В фотосфере постоянно возникают области пониженной (до 3700 К) температуры, которые светятся слабее и обнаруживаются в виде темных пятен. Количество солнечных пятен изменяется с периодом в 11 лет, но они никогда не покрывают больше 0,5% площади солнечного диска.

Над фотосферой расположен хромосферный слой, а еще выше — солнечная корона. О существовании короны известно с незапамятных времен, поскольку она превосходно видна во время полных солнечных затмений. Хромосферу же открыли сравнительно недавно, лишь в середине XIX века. 18 июля 1851 года сотни астрономов, собравшихся в Скандинавии и окрестных странах, наблюдали, как Луна закрывает солнечный диск. За несколько секунд до появления короны и перед самым концом полной фазы затмения ученые заметили у края диска светящийся красный полумесяц. Во время затмения 1860 года удалось не только лучше рассмотреть такие вспышки, но и получить их спектрограммы. Спустя девять лет английский астроном Норман Локьер назвал эту зону хромосферой.

Плотность хромосферы крайне мала даже по сравнению с фотосферой, всего 10−100 млрд частиц на 1 см³. Зато нагрета она сильнее — до 20 000˚С. В хромосфере постоянно наблюдаются темные вытянутые структуры — хромосферные волокна (их разновидность — всем известные протуберанцы). Они представляют собой сгустки более плотной и холодной плазмы, поднятой из фотосферы петлями магнитного поля. Видны и участки повышенной яркости — флоккулы. И наконец, в хромосфере постоянно появляются и через несколько минут исчезают продолговатые плазменные структуры — спикулы. Это своего рода путепроводы, по которым материя перетекает из фотосферы в корону.

День грядущий От процессов в солнечных недрах непосредственно зависит грядущая судьба нашего светила. По мере уменьшения запасов водорода ядро постепенно сжимается и разогревается, что увеличивает светимость Солнца. С момента превращения в звезду главной последовательности она уже выросла на 25−30% — и этот процесс будет продолжаться. Примерно через 5 млрд лет температура ядра достигнет сотни миллионов градусов, и тогда в его центре загорится гелий (с образованием углерода и кислорода). На периферии в это время будет дожигаться водород, причем зона его сгорания несколько сдвинется по направлению к поверхности. Солнце потеряет гидростатическую устойчивость, его внешние слои сильно раздуются, и оно превратится в исполинское, но не особенно яркое светило — красный гигант. Светимость этого исполина на два порядка превысит нынешнюю светимость Солнца, но его жизненный срок будет много короче. В центре его ядра быстро накопится большое количество углерода и кислорода, которые вспыхнуть уже не смогут — не хватит температуры. Внешний гелиевый слой будет продолжать гореть, постепенно расширяясь и в силу этого охлаждаясь. Скорость термоядерного сгорания гелия чрезвычайно быстро растет с повышением температуры и падает с ее снижением. Поэтому внутренности красного гиганта начнут сильно пульсировать, и в конце концов дело может дойти до того, что его атмосфера окажется выброшенной в окружающий космос со скоростью в десятки километров в секунду. Сначала разлетающаяся звездная оболочка под действием ионизирующего ультрафиолетового излучения нижележащих звездных слоев ярко засияет голубым и зеленым светом — на этой стадии она называется планетарной туманностью. Но уже через тысячи или, в максимуме, десятки тысяч лет туманность остынет, потемнеет и рассеется в пространстве. Что касается ядра, то там превращение элементов прекратится вовсе, и оно будет светить лишь за счет накопленной тепловой энергии, все больше и больше остывая и угасая. Сжаться в нейтронную звезду или черную дыру оно не сможет, не хватит массы. Такие холодеющие остатки почивших в бозе звезд солнечного типа называют белыми карликами.

Корона — самая горячая часть атмосферы, ее температура достигает нескольких миллионов градусов. Этот нагрев можно объяснить с помощью нескольких моделей, базирующихся на принципах магнитной гидродинамики. К сожалению, все эти процессы очень сложны и изучены весьма слабо. Корона также насыщена разнообразными структурами — дырами, петлями, стримерами.

Солнечные проблемы

Несмотря на то что Солнце — это самый крупный и самый заметный объект земного неба, нерешенных проблем в физике нашего светила хватает. «Мы знаем, что магнетизм Солнца чрезвычайно сильно влияет на динамику его атмосферы — к примеру, порождает солнечные пятна. Но как он возникает и как распространяется в плазме, еще не выяснено, — отвечает на вопрос «ПМ» директор американской Национальной солнечной обсерватории Стивен Кейл. — На второе место я бы поставил расшифровку механизма возникновения солнечных вспышек. Это кратковременные, но крайне мощные выбросы быстрых электронов и протонов, сочетающиеся с генерацией столь же мощных потоков электромагнитного излучения самых разных длин волн. О вспышках собрана обширная информация, однако разумных моделей их возникновения пока нет. Наконец, надо бы понять, какими способами фотосфера подпитывает энергией корону и разогревает ее до температур, которые на три порядка превышают ее собственную температуру. А для этого прежде всего необходимо как следует определить параметры магнитных полей внутри короны, поскольку эти величины известны далеко не в полной мере».