Будова Сонця та джерела його енергії: детально про таємницю сили нашого світила

Будова Сонця та джерела його енергії

Коли ви останній раз дивилися вгору і дивувався таємничій, життєдайній силі, якою є Сонце? Дізнайтеся про таємницю його сили: будова сонця та джерела його енергії.

Будова сонця та джерела його енергії

Сонце гріє нашу планету щодня, забезпечує світлом, яке ми бачимо і яке необхідне для життя на Землі. Воно також може спричинити загибель клітин і зробити нас сліпими. 

Сонце могло б вмістити 1,3 млн. планет розміру Землі всередині своєї сфери. Він створює стільки ж енергії, як 1 трильйон мегатонних бомб щосекунди.   

Насправді ж наше сонце – це просто звичайна стара середня зірка, за загальними мірками. 

Лише близькість до нас робить його таким особливим. Ми б не були тут, якби сонце не було так близько. 

У цій статті ми розглянемо захоплюючий світ нашої найближчої зірки. Ми розглянемо частини сонця, з’ясуємо, як воно робить світло і тепло, і дослідимо його основні особливості.

Сонце «запалало» понад 4,5 мільярда років тому. Це масове накопичення газу, переважно водню та гелію. 

Оскільки воно таке масивне, воно має величезну гравітацію, достатню гравітаційну силу, щоб утримувати весь цей водень та гелій разом (і утримувати всі планети на своїх орбітах навколо Сонця).

Ми кажемо, що сонце пече, але воно не горить, як палає дерево. Натомість сонце – це гігантський ядерний реактор.

Так яка ж будова Сонця та джерела його енергії і як це впливає на життя на Землі?

Будова сонця

Сонце – це зірка, як і інші зірки, яких ми бачимо вночі. Різниця полягає в відстані – інші зірки, яких ми бачимо, знаходяться у світлових роках від нас , а наше сонце – лише за 8 світлових хвилин – у багато тисяч разів ближче. 

Офіційно Сонце класифікується як зірка типу G2, виходячи з його температури та довжин хвиль або спектра світла, який воно випромінює. 

Будова сонця

Сонце складається з газу. Воно не має твердої поверхні. Однак воно все ще має певну структуру. Три основні структурні області Сонця включають: 

  • Ядро – центр Сонця, що становить 25 відсотків його радіусу.  
  • Радіативна зона – Поле, що безпосередньо оточує ядро, що становить 45 відсотків його радіусу. 
  • Конвективна зона – Найбільш зовнішнє кільце Сонця, що становить 30 відсотків його радіуса.  

Над поверхнею Сонця знаходиться його атмосфера, яка складається з трьох частин

  • Фотосфера – Найглибша частина сонячної атмосфери і єдина частина, яку ми можемо бачити. 
  • Хромосфера – область між фотосферою та короною; гарячіша за фотосферу. 
  • Корона – надзвичайно гарячий зовнішній шар, що простягається назовні за кілька мільйонів миль від хромосфери. 

Всі основні особливості Сонця можна пояснити ядерними реакціями, які виробляють його енергію, магнітними полями, що виникають внаслідок рухів газу, і його величезною силою тяжіння.

Як Сонце виробляє енергію?

Проста відповідь полягає в тому, що Сонце, як і всі зірки, здатне створювати енергію, оскільки воно, по суті, масивна реакція синтезу. 

Вчені вважають, що це почалося тоді, коли величезна хмара газу та частинок (тобто туманність) обрушилася під силою власної сили тяжіння – яка відома як теорія туманності. 

Це не тільки створило велику кулю світла в центрі нашої Сонячної системи, але і запустило процес, завдяки якому водень, зібраний у центрі, почав плавитись для створення сонячної енергії. 

Технічно відомий як ядерний синтез, цей процес вивільняє неймовірну кількість енергії у вигляді світла і тепла. Але отримання цієї енергії з центру нашого Сонця аж до планети Земля та за її межами передбачає кілька вирішальних кроків. 

Зрештою, все зводиться до сонячних шарів, і роль кожного з них відіграє у забезпеченні того, щоб сонячна енергія потрапляла туди, де вона може допомогти створити та підтримувати життя.

Ядро:

Ядро Сонця – це область, яка простягається від центру до приблизно 20–25% сонячного радіуса. Саме тут, в ядрі, енергія виробляється перетворенням атомів водню (Н) в ядра гелію (He). Це можливо завдяки екстремальному тиску та температурі, що існують у ядрі, які оцінюються в еквіваленті 250 мільярдів атмосфер (25,33 трлн КПа) та 15,7 млн. градусів Кельвіна відповідно.

Чистим результатом є злиття чотирьох протонів (ядер водню) в одну альфа-частинку – два протони та два нейтрони, зв’язані разом у частинку, ідентичну ядру гелію. З цього процесу вивільняються два позитрони, а також два нейтрино (що перетворює два протони на нейтрони) та енергію.

Ядро є єдиною частиною сонця, яка виробляє помітну кількість тепла шляхом синтезу. Насправді 99% енергії, виробленої сонцем, відбувається в межах 24% від радіуса Сонця. 

Дізнайтеся про ЦІКАВІ ФАКТИ ПРО СОНЦЕ

На 30% радіусу синтез майже повністю припинився. 

Решта сонця нагрівається енергією, яка передається з ядра через послідовні шари, зрештою досягаючи сонячної фотосфери і вириваючись у космос у вигляді сонячного світла або кінетичної енергії частинок.

Сонце виділяє енергію зі швидкістю перетворення енергії 4,26 млн метричних тонн в секунду, що дає еквівалент 384,6 септиліонних ват (3,846 × 10 26 Вт). Якщо говорити про це в перспективі, це еквівалент приблизно 9,192 × 10 10 мегатонів тротилу в секунду.

Радіативна зона:

Це зона безпосередньо поруч з ядром, яка простягається приблизно до 0,7 сонячного радіуса. У цьому шарі немає теплової конвекції, але сонячний матеріал у цьому шарі є гарячим і щільним – це те, що потрібно для передачі інтенсивного тепла, що утворюється в ядрі, назовні. 

Температура падає в цьому шарі від 7 мільйонів градусів кельвіна ближче до ядра до 2 мільйонів на кордоні з конвективною зоною. 

Щільність також зменшується в цьому шарі в сто разів.  

Конвективна зона:

Це зовнішній шар Сонця, на який припадає все, що перевищує 70% внутрішнього сонячного радіуса (або від поверхні до приблизно 200 000 км і нижче). 

Тут температура нижча, ніж у радіаційній зоні, і важчі атоми не є повністю іонізованими. В результаті радіаційний тепловий транспорт є менш ефективним, а щільність плазми є досить низькою, щоб дозволяти розвиватися конвективним струмам.

На поверхні Сонця температура падає до приблизно 5 700 К. Бурхливе випромінювання цього шару сонця також є причиною ефекту, який створює магнітний північний і південний полюси на поверхні Сонця.

Будова Сонця та джерела його енергії

Саме на цьому шарі виникають сонячні плями, які виглядають як темні плями порівняно з навколишнім регіоном. Ці плями відповідають концентраціям у полі магнітного потоку, які гальмують конвекцію та спричиняють падіння температури на поверхні поверхні порівняно з навколишнім матеріалом.

Фотосфера:

Нарешті, є фотосфера, видима поверхня сонця. Саме тут сонячне світло і тепло, які випромінюються і направляються на поверхню, поширюються в космос. Температури в шарі коливаються між 4500 і 6000 К (4,230 – 5 730 ° С; 7646 – 10346 ° F). 

Енергія, що випромінюється з фотосфери, поширюється через космос і досягає атмосфери Землі та інших планет Сонячної системи. 

Тут, на Землі, верхній шар атмосфери (озоновий шар) фільтрує велику частину сонячного ультрафіолетового (УФ) випромінювання, але пропускає частину на поверхню. Потім отримана енергія поглинається земним повітрям і земною корою, нагріваючи нашу планету і забезпечуючи організми джерелом енергії.

Сонце знаходиться в центрі біологічних та хімічних процесів тут, на Землі. Без нього закінчився б життєвий цикл рослин і тварин і з часом все життя на Землі припинило б своє існування. 

Будова Сонця та джерела його енергії

Так чому ж важлива для нас тема будова Сонця та джерела його енергії?

Важливість Сонця визнана ще з доісторичних часів, оскільки багато культур сприймають його як божество (частіше за все, як головне божество в їх пантеонах).

Але лише за останні кілька століть ми стали розуміти процеси, що живлять сонце. Завдяки постійним дослідженням фізиків, астрономів та біологів, ми тепер можемо зрозуміти, як Сонце виробляє енергію та як передає її нашій Сонячній системі.

Джерела: phys.org. science.howstuffworks.com

Подібні новини