Имеет ли Солнце поверхность?

 

Солнце это гигантский светящийся газовый шар, так что он не имеет твердой поверхности, как Земля. Но так, конечно, кажется на первый взгляд. Почему?

 

Солнечную «поверхность», или фотосферу, к которой солнечные лучи с большим трудом пробиваются из глубин Солнца, легко найти.

 

Представьте себе людную улицу. Движение медленное. Нужно зигзагообразно огибать препятствия (людей). Двигаться прямо не получается. То же самое происходит со светом, испускаемым Солнцем.

 

Фотон (частица света), выходящий из ядра Солнца, проходит только 1 см до рассеяния в другом направлении на препятствии (например, электроне).

 

При движении в прямом направлении путешествие фотона от центра до поверхности заняло бы только 2 секунды. Но зигзаги пути так извилисты, что путешествие занимает 30 000 лет!

 

Поэтому сегодняшнему солнечному свету около 30 000 лет. Он возник на пике последнего ледникового периода.

 

Если бы вызванный ядерными реакциями пожар произошел 29 000 лет назад, мы бы не знали о нем еще 1000 лет.

 

На самом деле Солнцу требуются миллионы лет, чтобы потерять все запасенное тепло. Благодаря его большой мощности нам некоторое время ничего не грозит.

 

В итоге, через 30 000 лет фотоны, испускаемые с поверхности Солнца, летят по прямой к Земле со скоростью 300 000 км/с.

 

При такой скорости необходимо всего 8,3 мин, чтобы покрыть 150 млн км до Земли, (поэтому, если бы Солнце внезапно исчезло,! мы бы не знали об этом 8,3 мин).

 

Фотосфера Солнца — это место, где фотоны переходят от движения по зигзагообразному пути к движению по прямой линии, или «прекращают ходить и начинают летать».

 

Хотя фотосфера не является твердой поверхностью, она достаточно резкая, из-за чего Солнце похоже на диск (если смотреть через безопасный фильтр).

 

Почему Солнце горячее?

 

Солнце жаркое по одной простой причине. Оно обладает большой массой. Огромное количество вещества прессуется в ядро под действием силы тяжести, сжимающей его.

 

Когда газ сжат, он становится горячим. Это известно любому, кто сжимал воздух в велосипедном насосе. В солнечном ядре газ сжат так, что его температура достигает -15 млн °С.

 

При такой высокой температуре вещество переходит в «плазму». Она ведет себя не как материя, которая материальна (каламбур получился случайно).

 

Солнце — это млрд млрд млрд тонн, в основном, водорода. Но, если положить млрд млрд млрд тонн бананов в одном месте, будет так же жарко.

 

Ключевой факт: температура Солнца зависит от КОЛИЧЕСТВА содержащегося в нем вещества, а не от его состава (хотя он и оказывает незначительное влияние на распределение тепла внутри).

 

Сжатая в ядре материя объясняет лишь, почему Солнце горячее в данный момент, но не объясняет, почему оно остается горячим. Это уже совершенно другой вопрос.

 

Солнце постоянно отдает тепло в космос, но никогда не остывает. Поэтому должно быть что-то, что восполняет тепло так же быстро, как оно теряется. Но что это?

 

Ответ: ядерная энергия. Солнце осуществляет синтез «остовов», или «ядер» легчайшего элемента — водорода, и превращает его в следующий легчайший элемент — гелий. Побочным продуктом является солнечный свет.

 

О наиболее маловероятной ядерной реакции, которую можно вообразить. В среднем каждым двум ядрам водорода в составе Солнца для того, чтобы встретиться и соединиться, необходимо 10 млрд лет.

 

Будем благодарны тому, что солнечный синтез такой медленный. Солнцу необходимо 10 млрд лет, чтобы сжечь все топливо. Этого вполне достаточно для эволюции разумной жизни (такой, как наша).

 

Чтобы получить представление о неэффективности Солнца, представьте ваш желудок и объем ядра Солнца размером с него. Ваш желудок генерирует больше тепла.

 

Вопрос. Если производство солнечного тепла является настолько J неэффективным, почему Солнце горячее? Ответ. Потому что оно состоит из множества областей размером с желудок, сложенных вместе!

 

Что там, внутри Солнца?

 

Солнце — огромный шар из газа, имеющий 1,4 млн км в поперечнике. В основном оно состоит из водорода (75 %) и гелия (24 %).

 

К центру плотность и температура значительно увеличиваются.

 

Солнце не имеет нейтральных атомов. Атомные ядра (положительный заряд) лишены электронов (отрицательный заряд). Этот газ заряженных частиц называется плазмой.

 

Температура в солнечном ядре 15,7 млн °С; плотность — в 160 раз больше, чем у воды. Ядро достаточно плотное, чтобы запустить ядерный синтез, генерирующий солнечный свет.

 

Диаметр ядра 350 000 км (25 % поперечника Солнца; в 27 раз больше Земли). В пределах этой области производится 99 % солнечной энергии (275 Вт/м³ в самом центре).

 

Вокруг ядра находится «радиационная зона» 315 000 км толщиной. Перепад температуры составляет от 7 до 2 млн °С. Энергия выходит наружу за счет излучения (свет).

 

Ядро и радиационная зона вращаются как твердые тела — примерно с одинаковой угловой скоростью. Однако ядро, вероятно, вращается немного быстрее.

 

Внешняя область Солнца (210 000 км толщиной) известна как конвекционная зона. Она подобна кипящей кастрюле. Горячая плазма поднимается, излучая энергию. Холодная плазма опускается.

 

Скорость вращения конвекционной зоны изменяется с глубиной и широтой (быстрее на экваторе, медленнее на полюсах). Известно как дифференциальное вращение.

 

Существуют также подповерхностные меридиональные потоки («реки огня»), которые несут плазму от экватора к полюсам (ближе к поверхности), а затем обратно (на большую глубину).

 

Магнитные поля распространяются вперед, закручиваются, вытягиваются и искривляются движущейся плазмой. Такие ограниченные магнитные поля приводят к солнечным вспышкам и т. д.