Опис, склад і внутрішня будова Сонця

Здавна Сонце викликало захват у людей у всьому світі. Не випадково в самих різних куточках нашої планети існували, а подекуди існують і понині солярні міфи і культи, яким у тій чи іншій мірі властиво шанування Сонця. Вони відігравали важливу роль у релігії єгиптян, індійців, індійців, а також, на думку деяких вчених, у слов'янських релігіях. Ще не маючи обладнання, яким мають сучасні вчені, і не підозрюючи про те, яке внутрішню будову Сонця, наші предки розуміли, що воно - джерело життя на Землі. Сонце — одна із зірок Чумацького Шляху, єдина зірка в Сонячній системі. По спектральної класифікації воно відноситься до класу жовтих карликів. Сонце - не дуже гаряча і порівняно невелика зірка, але відносно Землі величезні її розміри. У всіх точках Сонця завжди підтримується рівновага гравітації і тиску газу. Ці сили діють у протилежних один одному напрямках. Таким чином, завдяки оптимальному співвідношенню Сонце залишається досить стабільним астрономічним тілом. Склад і внутрішня будова Сонця в даний момент досить добре вивчені.

Склад Сонця

Сонце містить приблизно 75 % водню і 25 % гелію по масі (921 % водню і 78 % гелію за кількістю атомів). Інші елементи (кремній, кисень, азот, сірка, магній, кальцій, хром, залізо, нікель, вуглець і неон) складають лише 01 % від загальної маси. Вчені довго намагалися скласти уявлення про склад і внутрішню будову Сонця, використовуючи такі методи астрономії, як спостереження, спектроскопія, теоретичний аналіз і т. д. В результаті вони прийшли до висновку, що завдяки вибуху народилася зірка, що складається переважно з гелію і водню. Їх співвідношення мінливе, тому що в глибині Сонця водень перетворюється в гелій з-за постійного процесу ядерного синтезу. Запуск цього процесу неможливий без вкрай високої температури і великої маси небесного тіла.

Внутрішня будова Сонця

Сонце є сферичним тілом, що знаходиться в рівновазі. На рівних відстанях від центру фізичні показники скрізь однакові, але вони невпинно змінюються, якщо рухатися від центру до умовної поверхні. Сонце має кілька шарів, і їх температура тим вище, чим вони ближче до середини. Не можна не згадати, що гелій і водень в різних шарах має різні характеристики.

Сонячне ядро

Ядро - центральна частина Сонця. Експериментальним шляхом встановлено, що сонячне ядро за розміром становить приблизно 25 % від усього радіуса Сонця і складається із сильно стисненого речовини. Маса ядра — майже половина від загальної маси Сонця. Умови в серцевині нашого світила екстремальні. Температура і тиск досягають там максимальних показників: температура ядра складає приблизно 14 млн К, а тиск в ньому досягає 250 млрд атм. Газ в сонячному ядрі більш ніж у 150 разів щільніше води. Це саме те місце, де протікає термоядерна реакція, що супроводжується виділенням енергії. Водень перетворюється в гелій, а разом з ним з'являються світло і тепло, які потім доходять до нашої планети і дають їй життя.
На відстані від ядра більш 30 % радіуса температура стає менше 5 млн градусів, тому ядерні реакції там вже майже не відбуваються.

Зона променистого перенесення

Зона променистого перенесення розташована у границі ядра. Імовірно вона займає близько 70 % всього радіусу зірки і складається з гарячого речовини, через яке теплова енергія передається від ядра до зовнішнього шару. В результаті термоядерної реакції, що протікає в сонячному ядрі, утворюються різні радіаційні фотони. Пройшовши крізь зону променистого перенесення і всі наступні шари, вони викидаються в космос і блукають там разом з сонячним вітром, доходить від Сонця до Землі всього за 8 хвилин. Вченим вдалося встановити, що на подолання цієї зони фотонам потрібно приблизно 200000 років. Зона променистого перенесення є не лише Сонця, але і в інших зірок. Її величина та сила залежать від розміру зірки.

Конвективна зона

Зона конвекції - остання у внутрішньому будову Сонця та інших подібних йому зірок. Вона розташована зовні зони променистого перенесення і посідає останні 20 % від радіуса Сонця (близько третини від обсягу зірки). Енергія в ній передається конвекцією. Конвекція - це передача тепла струменями і потоками, за допомогою активного перемішування. Цей процес нагадує кипіння води. Потоки гарячого газу переміщуються до поверхні і віддають тепло назовні, а остиглий газ спрямовується назад, углиб Сонця, завдяки чому реакція ядерного синтезу триває. По мірі наближення до поверхні температура речовини в конвективній зоні падає до 5800 К. Конвективна зона, як і зона променистого перенесення, є майже у всіх зірок.

Всі перераховані вище шари Сонця не наблюдаемы.

Атмосфера Сонця

Над конвективною зоною розташовано кілька спостережуваних шарів Сонця - атмосфера. Її хімічний склад визначається методом спектрального аналізу. Внутрішня будова атмосфери Сонця включає три шари: фотосфери (в перекладі з грецької - "світловий сфери"), хромосфери ("пофарбованої сфери") і корони. Саме в останніх двох шарах виникають магнітні спалаху.

Фотосфера

Фотосфера - єдиний видимий з нашої планети шар Сонця. Температура фотосфери - 6000 Що Вона світиться біло-жовтим світлом. Саме середина цього шару і вважається умовною поверхнею Сонця і використовується для розрахунку відстаней, тобто відліку висоти і глибини. Товщина фотосфери - близько 700 км, вона складається з газу і випускає доходить до Землі сонячне випромінювання. Верхні шари фотосфери більш холодні і розряджені, ніж нижні. Хвилі, що виникають в конвективній зоні і фотосфері, передають механічну енергію вищерозміщених областях і нагрівають їх. Внаслідок цього верхня частина фотосфери є найхолоднішою - близько 4500 К. З обох боків від них температура швидко підвищується.

Хромосфера

Хромосфера - наступна за фотосферой, сильно розріджена повітряна оболонка Сонця, що складається переважно з водню. У зв'язку з її надзвичайною яскравістю її можна побачити лише при повному сонячному затемненні. Слово "хромосфера" в перекладі з грецького означає "забарвлена сфера". Коли Місяць затуляє Сонце, хромосфера завдяки присутності водню стає рожевою. Цей шар холодніше попереднього, оскільки його щільність нижче. Температура газів у верхніх шарах хромосфери становить 50000 К.
На висоті 12000 км над фотосферой лінія спектра водню стає невиразною. Трохи вище зафіксовані сліди кальцію. Його лінія спектру кінчається ще через 2000 км. Чим далі від поверхні Сонця, тим газ гаряче і більше розряджений.

Корона

Над висотою в 14000 км над фотосферой починається корона - третя зовнішня оболонка Сонця. Корона складається з енергетичних вивержень і протуберанців - особливих плазмових утворень. Її температура варіюється від 1 до 20 млн До, є також корональні діри з температурою 600 тис. До, звідки виходить сонячний вітер. Починаючи від нижньої частини, температура зростає, а на висоті 70000 км від поверхні Сонця починає знижуватися. Верхня межа корони поки не встановлена, як і точна причина незвично високої температури. Як і хромосфера, сонячна корона теж видно лише під час затемнень або при використанні спеціального обладнання. Сонячна корона є потужним джерелом постійного рентгенівського та ультрафіолетового випромінювання. На сьогоднішній день людству досить багато відомо про внутрішню будову Сонця і про процеси, що відбуваються в ньому. Прояснення їх природи багато в чому сприяв технічний прогрес. Завдяки отриманню знань про Сонце можна скласти уявлення і про інших зірках. Але оскільки спостерігати за Сонцем можна лише здалеку, у нього залишилося ще чимало нерозгаданих таємниць.