Строение солнечной атмосферы. Источники энергии и внутреннее строение Солнца. Солнце и жизнь Земли

1. Строение солнечной атмосферы. Источники энергии и внутреннее строение Солнца. Солнце и жизнь Земли

Там огненны валы стремятся и не
находят берегов,
Там вихри пламенны крутятся,
борющись множество веков;
Там камни как вода кипят, горящи
там дожди шумят …
(М.В. Ломоносов)
Строение солнечной атмосферы.
Источники энергии и внутреннее
строение Солнца. Солнце и
жизнь Земли

2.

Солнце — это огромный, светящийся, состоящий из газов шар,
внутри которого постоянно происходят термоядерные реакции,
выделяющие энергию. По спектральной классификации Солнце
относится к типу G2V (жёлтый карлик).

3. Вращение Солнца:

Вращение по зонам
(определяется по
изменению положения
пятен)
Период вращения:
- на экваторе 25,05 дней,
- на полюсе 34,3 дней
• Скорость вращения
видимых слоев на
экваторе - 7284 км/ч

4. Химический состав Солнца:

Продажи
На 1 млн атомов водорода приходится:
- 98 000 атомов гелия,
- 851 атомов кислорода,
- 398 атомов углерода,
- 123 атома неона,
25%
- 100 атомов азота,
- 47 атомов железа,
- 38 атомов магния,
- 35 атомов кремния,
- 16 атомов серы,
- 4 атома аргона,
- 3 атома алюминия,
- по 2 атома никеля, натрия и
кальция, прочих элементов.
2%
Водород
Гелий
73%
Другие элемен
ты с меньшей
концентрацией
.

5. Строение солнца:

6.

Строение солнца:
Ядро – [0-0,3 R] центральная часть Солнца с радиусом
примерно 150 000 км, в которой идут термоядерные
реакции.
Т=15млн К, р=2,1*1018Па, ρ=150г/см3.
Зона излучения [лучистого переноса] – (0,3R - 0,7R) здесь
происходит процесс переноса энергии излучаемой ядром в
вышележащие слои путем многократного поглощения и
последующего ее переизлучения с постепенным увеличением
длины волны и понижения температуры.
Т=3,4млн К, р=6,1*1013Па, ρ=1,3г/см3
Конвективная зона – [0,7R-1R] происходит перемешивание
вещества: нагретые слои поднимаются к фотосфере и
остыв, уступают место нижним более нагретым.
Т=0,6млнК, р=10Па, ρ=0,20-0,001г/см3

7.

Атмосфера солнца:

8. Вид атмосферы Солнца:

Фотосфера
Хромосфера
Корона

9. Атмосфера солнца:

Условие
наблюдения
Фотосфера
Видимая
сфера
Внешний
вид
Физические
характеристики
Условие наблюдения
Сфера
Внешний вид Высота
Физические характеристики
бело200-300 км
Наблюдаемые
образования
желтого
Температура
света
4000-8000 К
Фотосфера
Видимая сфера
Сфера света
Высота 200-300 км
Температура 4000-8000 К
Пятна
Хромосфер
Факелы
а • Хромосфера
Полное солнечное затмение
Розовая каёмка
Высота 10-14 тыс.км
Температура 5000-50 000К
Вспышки (быстрое увеличение яркости участка)
Солнечная корона
•Полное солнечное затмение
Солнечная
Лучистое
жемчужное сияние
корона
Температура
2 000 000К
Протуберанцы
Солнечный ветер
Наблюдаемые
образования
Пятна
Факелы
Полное
солнечное
затмение
Розовая
каёмка
Высота
10-14 тыс.км
Температура
5000-50 000К
Вспышки
(быстрое
увеличение
яркости участка)
Полное
солнечное
затмение
Лучистое
жемчужное
сияние
Температура
2 000 000К
Протуберанцы
Солнечный ветер

10.

Активные образования атмосферы Солнца:
Факел- более яркая область, появляющаяся в фотосфере
при небольшом усилении магнитного поля. Факел горячее
соседней невозмущенной области на 200–300 К и в целом
слегка выступает над уровнем невозмущённой фотосферы.
Солнечные пятна- появляются в виде крошечной поры, через пару дней
пора развивается в круглое тёмное пятно с резкой границей, диаметр
которого может достигать размеров в несколько десятков тысяч км.
Протуберанцы- активные образования, наблюдаемыми в
короне. По сравнению с окружающей их плазмой это
более плотные и «холодные» облака. Протуберанцы
бывают весьма различных форм и размеров.
Солнечная вспышка — взрывной процесс выделения
энергии (кинетической, световой и тепловой) в
атмосфере Солнца.
Вспышки охватывают все слои солнечной атмосферы
Солнечный ветер — поток ионизированных частиц (НеН плазмы), истекающий из солнечной короны со скоростью
300—1200 км/с в окружающее космическое пространство.

11. Солнечная активность – периодический комплекс нестационарных образований в атмосфере Солнца. Связующее звено между различными

ярусами центров активности – магнитное поле.
Период – 11 лет (4 подъема – 7 затухание).
На Земле усиливаются полярные
Солнце обладает сильным
сияния в высоких и средних
магнитным полем,
широтах и геомагнитные бури,
напряжённость которого
меняется со временем и которое которые негативно сказываются на
работе средств связи, средств
меняет направление
приблизительно каждые 11 лет, передачи электроэнергии, а также
во время солнечного максимума. негативно воздействует на живые
организмы (вызывают головную
Во время солнечной активности боль и плохое самочувствие у
наблюдается увеличение
людей, чувствительных к
солнечных пятен, вспышек,
магнитным бурям).
протуберанцев, солнечного
ветра.

12. Жизненный цикл солнца:

Солнце является молодой звездой третьего поколения (популяции I) с
высоким содержанием металлов, то есть оно образовалось из останков звёзд
первого и второго поколений (соответственно популяций III и II).
Текущий возраст Солнца (точнее — время его существования
на главной последовательности) равен приблизительно 4,57 млрд. лет.
Гореть Солнцу примерно 5-7 млрд. лет.

13. Источник энергии Солнца:

Источником энергии в звездах является ядерный синтез.
Цепочка (цикл) протон-протонный:
1Н+1Н→2D+е++ν
(позитрон + нейтрино+дейтерий+2,2Мэв)
2D+1H>3He+γ
(гамма-квант+тритий+ 5,5Мэв).
3Не+3Не→4Не+1Н+1Н (гелий+протон+протон+12,8Мэв)
При этом выделяется огромная энергия.
Все виды излучения ежесекундно уносят порядка ~ 4 млн.т. Массы С.
Расчёт выделение энергии при "сгорании" водорода можно провести,
используя формулы:
Формула Эйнштейна
∆m=(mр.Z+mh.N)-mядра
дефект массы
N=ν.NА=(m/M).NА
число молекул
1,00728 а.е.м- масса р;
1,00866 а.е.м – масса n
4,0026 а.е.м - масса ядра He2,
1 а.е.м = 1,6605655·10-27 кг
NА= 6,022045.1023 моль-1- число
Авогадро
Нейтрино - элементарная частица, появляющаяся в ходе термоядерной
реакции, проникает свободно через звезды, планеты. Регистрируя их с
помощью нейтринных телескопов (глубоко под землей, над водой) можно “заглянуть”
внутрь Солнца

14. Воздействие Солнца на Землю

Солнце оказывает многоплановое воздействие как на живую, так
и на неживую природу Земли. Основное влияние происходит через
видимое излучение, ультрафиолетовое излучение, излучение в более
коротких диапазонах длин волн и через корпускулярные потоки
солнечного ветра.

15. Солнце и жизнь Земли:

16.

Солнце и жизнь Земли:
Солнце принадлежит к первому типу звёздного населения.
Одна из теорий возникновения Солнечной системы предполагает, что её
формирование было вызвано взрывами одной или нескольких сверхновых звёзд.
Это предположение основано на том, что в веществе Солнечной системы
содержится аномально большая доля золота и урана, которые могли бы быть
результатом эндотермических реакций, вызванных этим взрывом, или ядерного
превращения элементов путём поглощения нейтронов веществом массивной
звезды второго поколения.
Излучение Солнца — основной источник
энергии на Земле.
Его мощность характеризуется Солнечной
постоянной.

17. Цвет кожи человека:

Ультрафиолетовое излучение Солнца имеет антисептические свойства,
позволяющие использовать его для дезинфекции воды и различных предметов. Оно также
вызывает загар и имеет другие биологические эффекты — например, стимулирует
производство в организме витамина D. Воздействие ультрафиолетовой части солнечного
спектра сильно ослабляется озоновым слоем в земной атмосфере, поэтому интенсивность
ультрафиолетового излучения на поверхности Земли сильно меняется с широтой. Угол, под
которым Солнце стоит над горизонтом в полдень, влияет на многие типы биологической
адаптации — например, от него зависит цвет кожи человека в различных регионах земного
шара.

18. Исследования Солнца

Ранние наблюдения Солнца
С самых ранних времён человечество отмечало важную роль Солнца — яркого
диска на небе, несущего свет и тепло. Во многих доисторических и античных культурах
Солнце почиталось как божество. Культ Солнца занимал важное место в религиях
цивилизаций Египта, инков, ацтеков.
Многие древние памятники связаны
с Солнцем: например, мегалиты точно
отмечают положение летнего солнцестояния, пирамиды в Чичен-Ице
(Мексика) построены таким образом,
чтобы тень от Земли скользила по
пирамиде в дни весеннего и осеннего
равноденствий, и т. д.
Древнегреческие астрономы, наблюдая
видимое годовое движение Солнца вдоль
эклиптики, считали Солнце одной из
семи планет. В некоторых языках
Солнечная повозка из Трундхольма —
Солнцу, наравне с планетами,
скульптура, которая, как полагают, отражает
посвящён день недели.
поверье о движении солнца на колеснице,
характерное для праиндоевропейской религии.

19.

Развитие современного научного понимания
Одним из первых попытался взглянуть на Солнце с научной точки зрения греческий
философ Анаксагор. Он говорил, что Солнце — это не колесница Гелиоса, как учила греческая
мифология, а гигантский, «размерами больше, чем Пелопоннес», раскалённый металлический шар.
За это еретическое учение он был брошен в тюрьму, приговорён к смерти и освобождён только
благодаря вмешательству Перикла. Идея о том, что Солнце — это центр, вокруг которого
обращаются планеты, высказывалась Аристархом Самосским и древнеиндийскими учёными. Эта
теория была возрождена Коперником в XVI веке.
Космические исследования Солнца
Атмосфера Земли препятствует прохождению многих видов
электромагнитного излучения из космоса. Кроме того, даже в видимой части спектра,
для которой атмосфера довольно прозрачна, изображения космических объектов могут
искажаться её колебаниями, поэтому наблюдения этих объектов лучше производить на
больших высотах (в высокогорных обсерваториях,
с помощью приборов, поднятых в верхние слои
атмосферы, и т. п.) или даже из космоса.
Верно это и в отношении наблюдений Солнца.
Если нужно получить очень чёткое изображение
Солнца, исследовать его ультрафиолетовое
или рентгеновское излучение, точно измерить
солнечную постоянную, то наблюдения и
съёмки проводят с аэростатов, ракет,
спутников и космических станций.
Солнце в рентгеновских лучах

20. Спутники и обсерватории в космосе

- В 1970-е годы в рамках совместного проекта США и Германии были запущены спутники «Гелиос-I» и
«Гелиос-II». Эти аппараты помогли получить новые данные о солнечном ветре.
- В 1973 году вступила в строй космическая солнечная обсерватория Apollo Telescope Mount на космической
станции Skylab. С помощью этой обсерватории были сделаны первые наблюдения солнечной переходной
области и ультрафиолетового излучения солнечной короны в динамическом режиме.
- В 1980 году NASA вывело на околоземную орбиту космический зонд Solar Maximum Mission (SolarMax).
Его измерения помогли также выяснить, что мощность полного излучения Солнца за полтора года
наблюдений изменилась только на 0,01 %. Японский спутник «Yohkoh», запущенный в 1991 году, проводил
наблюдения излучения Солнца в рентгеновском диапазоне. Полученные им данные помогли учёным
идентифицировать несколько разных типов солнечных вспышек и показали, что корона даже вдали от
областей максимальной.
- В 1990 году был запущен космический зонд «Улисс» для изучения полярных областей Солнца. Он
приступил к наблюдению солнечного ветра и напряжённости магнитного поля на высоких гелиоширотах.
Выяснилось, что солнечный ветер на этих широтах имеет скорость примерно 750 км/с, что меньше, чем
ожидалось, и что на них существуют большие магнитные поля, рассеивающие галактические космические
лучи.
- 22 сентября 2006 года на орбиту Земли была выведена солнечная обсерватория Hinode. Основной задачей
является исследование активных процессов в солнечной короне и установление их связи со структурой и
динамикой магнитного поля Солнца.
- В январе 2009 года состоялся запуск российского спутника «Коронас-Фотон» с комплексом космических
телескопов «Тесис». Целью является исследование наиболее динамичных солнечных процессов (вспышек
и корональных выбросов массы), а также круглосуточный мониторинг солнечной активности с целью
раннего прогнозирования геомагнитных возмущений.
- 11 февраля 2010 года в США с космодрома на мысе Канаверал стартовала ракета-носитель Atlas V. Задача
запуска — вывести на геостационарную орбиту новую солнечную обсерваторию SDO (Solar Dynamic
Observatory).

21. Наблюдения Солнца и опасность для зрения

Для эффективного наблюдения Солнца существуют специальные, так называемые
солнечные телескопы, которые установлены во многих обсерваториях мира. Наблюдения Солнца
имеют ту особенность, что яркость Солнца велика, а следовательно, светосила
солнечных телескопов может быть небольшой.
Солнце — далеко не самая мощная звезда из всех существующих, но оно находится
относительно близко к Земле и поэтому светит очень ярко — в 400 000 раз ярче полной Луны.
Поэтому невооружённым глазом, а тем более в бинокль или телескоп, смотреть на Солнце днём
крайне опасно — это наносит необратимый вред зрению. Наблюдения Солнца невооружённым
глазом без урона зрению возможны лишь на восходе или закате (тогда блеск Солнца ослабевает
в несколько тысяч раз), или днём с применением светофильтров. При любительских
наблюдениях в бинокль или телескоп также следует использовать затемняющий светофильтр,
помещённый перед объективом. Однако лучше
пользоваться другим способом — проецировать
солнечное изображение через телескоп на белый экран.
Даже с маленьким любительским телескопом можно
таким образом изучать солнечные пятна, а в хорошую
погоду увидеть грануляцию и факелы на поверхности
Солнца. Однако в этом случае существует риск
повреждения самого телескопа, поэтому перед
использованием этого способа следует
прочитать инструкцию к телескопу.
Фотография Солнца цифровой камерой с
поверхности Земли

22. Солнце в религии и мифологии

На протяжении всей истории человеческой цивилизации во
многих культурах Солнце было объектом поклонения.
Культ Солнца существовал в Древнем Египте,
где солнечным божеством являлся Ра. У греков богом
Солнца был Гелиос, который, по преданию, ежедневно
проезжал по небу на своей колеснице.
У большинства народов солнечное божество
было мужского пола (например, в английском языке
применительно к Солнцу используется личное местоимение
«he» — «он»), но в скандинавской мифологии Солнце (Суль) —
женское божество.
В Восточной Азии, в частности, во Вьетнаме
Солнце обозначается символом 日 (китайский пиньинь rì), хотя
есть также и другой символ — 太阳 (тай ян). В этих коренных
вьетнамских словах, слова nhật и thái dương указывают на то, что
в Восточной Азии Луна и Солнце считались двумя
противоположностями — инь и ян. Как вьетнамцы, так и
китайцы в древности считали их двумя первичными
природными силами, причём Луна считалась связанной с инь, а
Солнце — с ян.

23. Солнце на языках мира

• Во многих индоевропейских языках Солнце обозначается
словом, имеющим корень sol. Так, слово sol означает «Солнце»
на латыни и в современных португальском, испанском,
исландском, датском, норвежском, шведском, каталанском
и галисийском языках. В английском языке слово Sol также
иногда (преимущественно в научном контексте) используется
для обозначения Солнца, однако главным значением этого слова
является имя римского бога. В персидском языке sol означает
«солнечный год». От этого же корня происходят древнерусское
слово сълньце, современное русское солнце, а также
соответствующие слова во многих других славянских языках.
• В честь Солнца названа валюта государства Перу (новый соль),
ранее называвшаяся инти (так назывался бог солнца у инков,
занимавший ключевое место в их астрономии и мифологии),
что в переводе с языка кечуа означает солнце.

24. Городские легенды о Солнце

В 2002 и последующих годах в СМИ появилось сообщение,
что через 6 лет Солнце взорвётся (то есть превратится в сверхновую
звезду). Источником информации назывался «голландский астрофизик доктор Пирс ван дер Меер (Piers van der Meer), эксперт
Европейского космического агентства». В действительности
в ЕКА нет сотрудника с таким именем. Более того, астрофизика с таким именем вообще не существует. Водородного
топлива хватит Солнцу на несколько миллиардов лет. По истечении этого времени Солнце разогреется до высоких температур (хотя и не сразу — этот процесс займёт десятки или
сотни миллионов лет), но не станет сверхновой звездой.
Солнце в принципе не может превратиться в сверхновую звезду
из-за недостаточной массы.
Исходное сообщение опубликовано в «Weekly World News» —
газете, известной своей склонностью к публикации сомнительной
информации.
Гипотетический сценарий гибели Солнца рассматривается также в
художественном фильме «Пекло», снятом в 2007 году. Действие фильма происходит
в 2057 году, когда Солнце вот-вот потухнет; для спасения жизни на Земле к Солнцу
отправляется космический корабль, задача которого — сбросить на Солнце ядерную
бомбу, чтобы вновь зажечь его.

25. Двойники Солнца

В настоящее время известны несколько «двойников» Солнца, которые
являются практически полными аналогами нашей звезды по массе, светимости,
температуре, металличности, возрасту и т. д.
Бета Гончих Псов
HD 44594
37 Близнецов
18 Скорпионов
HIP 56948

26. Домашняя работа: