как устроена единственная звезда в нашей системе
Святослав Иванов Новостной редактор
Солнце — одна из 400 млрд звезд в галактике Млечный путь, и самая близкая к нашей планете. Благодаря Солнцу сформировалась Земля, именно из-за солнечной активности на нашей планете происходят многие естественные процессы, без которых не было бы жизни. «Хайтек» разобрался, как формировалась самая важная для землян звезда, что с ней происходит сейчас и какое будущее ждет человечество.
Читайте «Хайтек» в
Глава 1. Формирование
Считается, что Солнце сформировалось около 4,5 млрд лет назад благодаря относительно быстрому сжатию под силами гравитации облака молекулярного водорода. Существует несколько теорий возникновения Солнечной системы, приверженцы самой распространенной гипотезы считают, что эта область Млечного пути начала формироваться после взрыва одной или нескольких сверхновых.
Эта теория основана на том, что в первичном веществе Солнечной системы содержится аномальное количество золота и урана. Согласно многим математическим моделям, их должно быть на порядок меньше, поэтому ученые развивают теорию эндотермических реакций из-за взрыва сверхновой.
В последние миллиарды лет Солнце находится во внутреннем крае рукава Ориона Млечного пути — между рукавом Персея и рукавом Стрельца, в так называемом Местном межзвездном облаке — области повышенной плотности, расположенной, в свою очередь, в имеющем меньшую плотность Местном пузыре — зоне рассеянного высокотемпературного межзвездного газа.
Жизненный цикл СолнцаПосле постепенного формирования Солнца из оставшегося облака молекулярного газа под воздействием гравитации начали появляться и другие объекты Солнечной системы — каменные карлики недалеко от звезды и газовые гиганты на окраине образования. На Солнце приходится 99,8% всей массы Солнечной системы, при этом оно больше и ярче, чем 85% звезд во Вселенной.
Оставшиеся 0,2% массы Солнечной системы делят все остальные планеты, спутники, астероиды и космическая пыль, хотя большая часть из этой массы досталась Юпитеру.
Звезды такого типа, как Солнце, в среднем существуют около 10 млрд лет — то есть сейчас оно находится на середине своего жизненного пути.
Солнце в настоящий момент состоит на 70% из водорода, на 28% из гелия, оставшиеся 2% приходятся на различные металлы. Этот показатель будет постоянно меняться со временем, поскольку звезда получает энергию благодаря термоядерным реакциям, превращая водород в гелий в его ядре. Каждую секунду в ядре Солнца около 4 млн т вещества превращается в лучистую энергию, в результате чего генерируются солнечное излучение и поток солнечных нейтрино.
По спектральной классификации Солнце относится к типу G2V (желтый карлик). Средняя плотность Солнца составляет 1,4 г/см³ — в 1,4 раза больше, чем у воды. Температура — очень разная, зависит от слоя звезды — газовая поверхность нагревается не более чем до 5 тыс.
градусов Цельсия, тогда как внешняя поверхность звезды — солнечная корона — может нагреться до 2 млн градусов Цельсия. Пока это одна из главных загадок в структуре Солнца, «Хайтек» подробно рассказывал об этом здесь.
Такое строение Солнца также сказывается и на разной скорости вращения его слоев. Поскольку Солнце не такое твердое тело, как Земля, его части вращаются с разной скоростью — на экваторе поверхность вращается один раз в 25,4 дней, а в районе полюсов — раз в 36 дней.
Расстояние от Земли до Солнца составляет в среднем 149,6 млн км — одна астрономическая единица. При этом солнце находится на расстоянии в 26 тыс. световых лет от центра Млечного пути. Один оборот вокруг центра галактики Солнечная система делает раз в 250 млн лет. В среднем орбитальная скорость Солнца составляет 217 км/час — это значит, что один световой год она проходит за 1,4 тыс. земных, а одну астрономическую единицу — за восемь земных суток.
Глава 2. Воздействие Солнца на Землю
Жизнь на Земле появилась под огромным влиянием Солнца.
Излучение ближайшей к нам звезды — основной источник энергии для огромного количества процессов, происходящих на нашей планете. Свет необходим для начальных стадий фотосинтеза, в результате чего выделяется кислород для появления дальнейшей жизни, солнечное тепло определяет климат и температуру на Земле, именно солнечная энергия способствовала появлению нефти и других видов полезных ископаемых.
Земная поверхность и вся тропосфера — нижняя часть атмосферы, где образуются облака — получает энергию непосредственно от Солнца. До поверхности Земли доходят только 40% солнечного излучения, остальные 60% остаются в атмосфере или отражаются обратно в космос. При этом в последние десятилетия земная атмосфера начинает поглощать больше солнечного излучения из-за парникового эффекта.
Благодаря солнечному свету на Земле также происходят дожди, туманы, снегопады, ураганы, даже меняются течения, в том числе океанические, формируются Эль-Ниньо. Кроме того, под действием солнечного света образуются облака, из которых идут дожди, а также на море появляются волны, приводящие к эрозии пород.
Существует наука гелиобиология, изучающая воздействие активности Солнца на человека. Чаще всего ученые анализируют воздействие солнечного ветра на магнитосферу Земли — именно ее реакция сказывается сильнее всего на самочувствии человека, на работе многих электрических приборов.
Фотография Солнца в ультрафиолетовом участке спектра 19 августа 2010 года, изображенная в «ложных цветах». Получена Обсерваторией солнечной динамикиДругой объект изучения гелиобиологов — солнечные вспышки, когда звезда выбрасывает потоки высокоэнергетических заряженных частиц, долетающие до Земли за несколько часов. Несмотря на то, что Земля в основном защищена от них магнитосферой, вспышки сильно влияют на орбитальные спутники.
Кроме того, солнечное излучение радиоактивно, оно негативно влияет на развитие будущих космических миссий человечества. Люди давно изучают возможности создания колоний на близлежащих планетах, однако Солнце, несмотря на его доминирующее положение в развитии человечества, одновременно и тормозит выход людей в космос.
«Хайтек» подробно рассказывал, как люди занимаются изучением Солнца и отправляют к нему спутники.
Глава 3. Будущее
К большому сожалению, будущее Земли пока является не самым светлым. Звезда такой массы, как Солнце, должна существовать на главной последовательности в общей сложности примерно 10 млрд лет. При этом уже сейчас Солнце просуществовало 4,5 млрд лет — около половины от своей возможной жизни.
По мере того, как Солнце постепенно расходует запасы водорода, оно становится все горячее, а его светимость медленно возрастает. Через 1,1 млрд лет — в возрасте 5,5 млрд лет — яркость Солнца увеличится на 11%. Тогда звезда начнет длительный переход в другой класс — красного гиганта, а жизнь на Земле полностью закончится из-за кардинального повышения температуры и парникового эффекта, связанного с увеличением солнечной активности. При этом в таком возрасте Солнце достигнет своей максимальной температуры и в будущем станет только остывать.
Недавно китайские ученые предложили несколько вариантов развития Земли и возможностей изменения орбиты, чтобы нашу планету не постигла судьба сухой и горячей Венеры.
К возрасту примерно в 8 млрд лет — через 3,5 млрд лет от настоящего времени — яркость Солнца увеличится на 40%. При этом по мере того, как водородное топливо в ядре Солнца будет сокращаться и выгорать, его внешняя оболочка начнет расширяться, а ядро, наоборот, сжиматься и нагреваться. К этому времени радиус Солнца увеличится настолько, что поверхность звезды будет находиться примерно в районе нынешней Венеры.
Постепенно Солнце начнет медленнее крутиться, и даже если жителям Земли к тому моменту удастся избежать вымирания, планета постепенно начнет сходить с орбиты и приближаться к звезде. Кроме того, мощнейший солнечный ветер, связанный со снижением производства энергии из водорода и уплотнения гелия, должен уничтожить всю атмосферу Земли.
В возрасте 10,9 млрд лет водород в ядре закончится, а температура увеличится настолько, что запустится процесс горения водорода в окружающей его оболочке. Это приведет к тому, что Солнце перейдет в другую классификацию и станет красным гигантом.
В этой фазе радиус солнца увеличится уже в 256 раз по сравнению с современным, а внешние слои достигнут орбиты нынешней Земли.
Красный гигант — самая короткая фаза жизни Солнца. Спустя 10 млн лет в ядре температура достигнет 100 млн градусов Цельсия, произойдет гелиевая вспышка, благодаря которой начнется термоядерная реакция синтеза углерода и кислорода из гелия. В результате появления нового источника энергии размер Солнца резко уменьшится — на период в 100 млн лет, пока звезда не уничтожит весь гелий. После этого она снова станет красным гигантом, а яркость увеличится уже в 5,2 тыс. раз. В таком состоянии Солнце просуществует не более 20 млн лет, после чего внешняя оболочка звезды оторвется от ядра, и от нее останется только белый карлик, сравнимый по размеру с Землей. Ученые считают, что у звезды не хватит энергии, чтобы закончить свое существование взрывом сверхновой или трансформацией в черную дыру.
Появившийся в результате смерти Солнца белый карлик будет постепенно угасать в течение миллиардов лет.
Такой жизненный цикл считается типичным для звезд комплекции и состава Солнца, поэтому крайне маловероятно, что солнечное развитие пойдет по другому пути. Человечество, если, конечно, нам не удастся основать внеземные колонии или сбежать в соседние галактики, вряд ли застанет столь бесславный конец нашей главной звезды — звезды по имени Солнце.
Солнце имеет желтый цвет. Или оранжевый
С детсадовских времен мы не колеблемся в выборе цветного карандаша, чтобы изобразить наше главное светило. Если солнышко у горизонта – рисуем его оранжевым, если высоко в небе – желтым. А что, неправильно? Те, кто знают азы астрофизики, конечно в курсе, что Солнце относится к звездам типа «желтый карлик», так что все сходится. Вот разве что есть фильм, название которого явно призвано было звучать парадоксально: «Белое солнце пустыни». Ну, то есть необычное какое-то солнце. Белое…
Андрей Сердечнов
А оно такое и есть! И пусть нас не обманывают появляющиеся иной раз в журналах снимки солнечной поверхности, сделанные с наземных телескопов и космических аппаратов.
Там мы видим, как правило, кипящий оранжевый ад, но эти картинки специально раскрашены так, чтобы соответствовать представлениям большинства землян о цвете солнечной поверхности. Так выглядит более впечатляюще. В Сети можно легко найти и другие снимки, на которых отчетливое видно, что цвет светила — чисто белый. Во всяком случае, именно так его воспринимает человеческий глаз. Если только этот глаз находится за пределами земной атмосферы. Исследования спектра солнечного излучения показывает, что интенсивнее всего Солнце излучает в зеленой части диапазона, однако мы все прекрасно знаем, что атмосфера Земли гораздо лучше пропускает более длинные волны из желто-красной части спектра, а более короткие из зелено-фиолетового сегмента рассеивает. Солнце у горизонта светит на нас сквозь большую толщу воздуха и выглядит оранжево-красным. Высоко в небе оно светлеет, и приобретает светло-желтый оттенок. «Желтят» солнце и всевозможные дымы, дымки и прочие оптические загрязнители атмосферы. Вот почему в пустыне, где небо чисто и безоблачно, Солнце кажется особенно белым, то есть практически таким, каким его видно из космоса.
«Желтые карлики», которые на самом деле белые, имеют температуру поверхности 5000−6000K (у Солнца 5778K). Оранжево-красные звезды «жарят» куда менее интенсивно (в районе 3000К), в синем спектре излучают голубые гиганты с температурой поверхности 10000K и более. Кстати, звезды называемые «белыми карликами», тоже существуют, и, более того, наше Солнце, по-видимому, станет одним из них. Пройдя фазу красного гиганта, светило сбросит рыхлую газовую оболочку, которая станет туманностью, а на его месте останется сверхплотное, очень массивное, но крошечное горячее светящееся ядро размером с Землю. Это произойдет примерно через 8 млрд лет.
Дети рисуют Солнце так:
Астрономы показывают Солнце таким:
На самом деле Солнце — белое.
Item 1 of 6
1 / 6
Действительно ли наше Солнце белое, а не желтое?
Технологии и науки
Автор Эд Браун
Технологии и наука Проверка фактов Наука Пространство Солнце
Популярный твит об истинном цвете солнца вызвал дискуссию в Твиттере, поскольку пользователи задаются вопросом, действительно ли наша ближайшая звезда белая или желтая.
Претензия
12 сентября в Twitter-аккаунте Latest In Space, который публикует новости и факты, связанные с космосом, было написано: «Космический факт: Солнце на самом деле белое, но кажется желтым из-за земной атмосферы».
Менее чем за 24 часа твит получил более 1000 ретвитов и чуть менее 10 000 лайков, а также сотни ответов.
Космический факт: Солнце на самом деле белое, но кажется желтым из-за атмосферы Земли
«Не белый!» — написал один пользователь, указав на отчетливо желтые изображения солнца, размещенные на сайте НАСА.
«Тогда почему мы классифицируем ее как звезду «Желтый карлик»?» — спросил другой.
Иллюстрация заката над водой. Закаты кажутся красными, оранжевыми или желтыми, потому что атмосфера рассеивает солнечный свет. Маганн / ГеттиФакты
Цвет субъективен. То, как человеческие глаза эволюционировали, чтобы видеть цвета, означает, что люди видят вещи, которые могут казаться совершенно разными по цвету животным, чьи глаза устроены по-другому.
Верно и то, что некоторые цвета солнечного света обладают большей энергией, чем другие. Большая часть энергии, которую излучает солнце, находится в той части светового спектра, которую мы воспринимаем, например, как зеленую.
Но с точки зрения того, как люди видят солнце, было бы правильно сказать, что цвет солнца действительно белый.
Может быть естественным сказать, что солнце желтое, потому что некоторые из его самых ярких проявлений в повседневной жизни — это когда оно окрашивает все небо в оранжевый или красный цвет во время заката или восхода солнца. Однако это не потому, что солнце светит нам только желтым светом.
Причина, по которой закаты и рассветы кажутся красными, желтыми или оранжевыми, заключается в том, что когда солнце находится ниже в небе, его свет должен пройти через большую часть земной атмосферы, чтобы достичь земли, чем когда солнце находится прямо над головой.
Чем больше времени требуется солнечному свету, чтобы пройти через атмосферу, тем больше света с более короткими длинами волн (например, синего) будет рассеиваться, в то время как более длинные волны, а именно красный цвет, могут распространяться на гораздо большие расстояния. Таким образом, причина, по которой закаты и рассветы кажутся красными, заключается в том, что к тому времени, когда солнечный свет достигает наших глаз, нам остается больше красного света. Тот же эффект вызывает и красная луна.
Астронавты согласны с тем, что если не учитывать рассеивающее влияние нашей атмосферы, солнечный свет выглядит белым. «Я могу подтвердить этот космический факт», — написал в Твиттере бывший астронавт НАСА и командир Международной космической станции Скотт Келли в ответ на твит «Последние новости в космосе», в котором утверждалось, что Солнце белое.
Я могу подтвердить этот космический факт. https://t.co/lLzcKgklvD
— Скотт Келли (@StationCDRKelly) 12 сентября 2022 г.Причина, по которой солнечный свет в космосе кажется человеческому глазу белым, заключается в том, что интенсивный свет, излучаемый солнцем, представляет собой «по существу все цвета, смешанные вместе», согласно Стэнфордскому солнечному центру Стэнфордского университета.
На фотографии НАСА, сделанной во время выхода в открытый космос, виден яркий белый солнечный свет с Международной космической станции (МКС) в июле 2020 года. Солнечный свет кажется белым в космосе из-за отсутствия атмосферы Земли. НАСАКогда все цвета смешаны вместе, они кажутся человеческому глазу белыми. Доказательством того, что солнечный свет представляет собой смесь множества разных цветов света, является радуга. Радуга — это, по сути, солнечный свет, который был разделен на составные части, проходя через капли дождя.
Аналогичного эффекта можно добиться с помощью призмы.
Причина, по которой изображения солнца выглядят желтыми или даже зелеными или синими на некоторых изображениях НАСА, заключается в том, что они были отредактированы или отфильтрованы таким образом, чтобы показать определенные детали. Солнце действительно классифицируется как желтый карлик, но это неправильное название — это не означает, что солнце кажется нам желтым. Название просто относится к среднему размеру Солнца, обычному для этого класса звезд.
Постановление
Верно.
При рассмотрении с точки зрения человека и устранении рассеивающего эффекта атмосферы Земли солнечный свет белый. Это было подтверждено астронавтами в космосе, а также видно на фотографиях Солнца, видимых из космоса.
ПРОВЕРКА ФАКТА ОТ NEWSWEEK
Верно: утверждение достоверно. Доказательства первоисточника доказывают, что утверждение верно.
Узнайте больше о наших рейтингах.Запрос на перепечатку и лицензирование, внесение исправлений или просмотр редакционных правил
Солнце желтое или белое?
от Admin
Я слышал, что несколько источников говорят, что солнце белое, что оно выглядит желтым только потому, что атмосфера Земли рассеивает синий свет.
Я слышал в других местах, что солнце желтое из-за его положения на диаграмме Герцшпрунга-Рассела (H-R). Что он? Он не может быть и желтым и белым одновременно, или может?
Солнце излучает много энергии в видимом диапазоне. В масштабе длин волн это от 390 нм до 700 нм, а когда вы переводите это в цвета, вы получаете все цвета от фиолетового до красного, как мы видим их в радуге. Когда вы смешиваете все эти цвета вместе, вы получаете белый цвет, и именно поэтому белый — истинный цвет Солнца.
Но при взгляде с Земли Солнце может иметь много цветов: от беловато-желтоватого, когда оно находится высоко над горизонтом, до красного, когда оно садится или восходит. Но вы правы — большинство людей видят его желтым, потому что самые короткие волны (которые мы видим как разные оттенки синего) рассеиваются атмосферой Земли, окрашивая небо в голубой цвет. И когда наши глаза объединяют все эти цвета радуги, кроме голубых, цвет Солнца, который видят наши глаза, желтоватый. Чем ниже к горизонту находится Солнце, тем сильнее рассеивается синий цвет и цвет «среднего» Солнца смещается в красный.
Положение звезды на диаграмме Г-Р зависит от температуры и яркости звезды. Один из вариантов диаграммы H-R часто называют «диаграммой цвет-величина», но здесь «цвет» (или «показатель цвета») — это число, представляющее разницу в блеске звезды в двух выбранных спектральных диапазонах.
На многих H-R диаграммах звезды окрашены в соответствии с их температурой (синий для горячих звезд, красный для холодных), чтобы сделать их более информативными и привлекательными. Солнце и звезды с похожей температурой желтые при наблюдении с Земли, поэтому их часто изображают в этом цвете и называют «желтыми карликами». Однако вы также можете найти диаграммы, на которых сохранены реальные цвета звезд, и на этих диаграммах Солнце будет белой точкой.
На некоторых H-R диаграммах цвета кодируются длиной волны, при которой звезда излучает наибольшую часть своей энергии. Когда мы используем этот критерий, мы должны использовать зеленый цвет для Солнца. Но почему мы не видим зеленых звезд (с Земли или из космоса)? Это потому, что звезды излучают энергию в очень широком диапазоне. Даже если пик приходится на зеленый цвет, много энергии излучается всеми цветами, от синего до красного. И глазами мы всегда наблюдаем смешение этих цветов. Если к зеленому добавить немного синего, то получится что-то, что наши глаза интерпретируют как оттенок синего, а если добавить что-то с красной стороны — получится желтый.
Аналогичного эффекта можно добиться с помощью призмы.
Посмотрите фотографии Солнца, сделанные астронавтами (без фильтров). Солнце кажется белым на них!
