Звезда по имени Солнце

Проект по астрономии

ученицы 8 класса Михейковской СШ

Польсковой Анастасии

на тему

«Звезда по имени Солнце»

Содержание

1. Определение. История исследования                                стр. 3-5
2. Происхождение                                                        стр. 6-7
3. Масса                                                                        стр. 7
4. Химический состав                                                        стр. 8
5. Температура                                                                стр. 9
6. Строение солнца: ядро,фотосфера и т.д                        стр. 9-11
7. Солнечные пятна                                                        стр. 12
8. Факелы                                                                        стр. 13
9. Протуберанцы солнца                                                стр. 14
10. Влияние солнца на климат и жизнь на Земле                стр.14-15
11. Как долго проживет солнце                                        стр.16

Определение.История исследования.

Солнце — центральная и единственная звезда нашей Солнечной системы, вокруг которой обращаются другие объекты этой системы: планеты и их спутники, карликовые планеты и их спутники, астероиды, метеороиды, кометы и космическая пыль.

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. Древнегреческие астрономы, наблюдая видимое годовое движение Солнца вдоль эклиптики, считали его одной из семи планет. 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. Первым расстояние от Земли до Солнца пытался вычислить Аристарх Самосский. Китайские астрономы в течение столетий, со времён династии Хань, наблюдали солнечные пятна. Впервые пятна были зарисованы в 1128 году в хронике Иоанна Вустерского.

С 1610 года начинается эпоха инструментального исследования Солнца. Изобретение телескопа и его специальной разновидности для наблюдения за Солнцем — гелиоскопа — позволило Галилею, Томасу Хэрриоту, Кристофу Шейнеру и другим учёным рассмотреть солнечные пятна. Галилей, по-видимому, первым среди исследователей признал пятна частью солнечной структуры, в отличие от Шейнера, посчитавшего их проходящими перед Солнцем планетами. Это предположение позволило Галилею открыть вращение Солнца и вычислить его период.

В 1672 году, рассчитано расстояние от Земли до Солнца — 140 млн км. В начале XIX века отец Пьетро Анджело Секки (итал. Pietro Angelo Secchi), главный астроном Ватикана, положил начало такому направлению исследования в астрономической науке, как спектроскопия, разложив солнечный свет на составные цвета. Стало понятно, что таким образом можно изучать состав звёзд, и Фраунгофер обнаружил линии поглощения в спектре Солнца. Благодаря спектроскопии был обнаружен новый элемент в составе Солнца, который назвали Гелием в честь древнегреческого бога Солнца Гелиоса.

Долгое время непонятными оставались источники солнечной энергии. Во второй половине XIX века многими исследователями наиболее правдоподобной считалась теория, развитая Гельмгольцем (1853) и лордом Кельвином, которые предположили, что Солнце нагревается за счёт медленного гравитационного сжатия. Только в XX веке было найдено правильное решение этой проблемы. Первоначально Резерфорд выдвинул гипотезу, что источником внутренней энергии Солнца является радиоактивный распад. В 1920 году Артур Эддингтон предположил, что давление и температура в недрах Солнца настолько высоки, что там может идти термоядерная реакция, при которой ядра водорода (протоны) сливаются в ядро гелия-4. Так как масса последнего меньше, чем сумма масс четырёх свободных протонов, то часть массы в этой реакции переходит в энергию фотонов. То, что водород преобладает в составе Солнца, подтвердила в 1925 году Сесилия Пейн. Теория термоядерного синтеза была развита в 1930-х годах астрофизиками Чандрасекаром и Гансом Бете. Бете детально рассчитал две главные термоядерные реакции, которые являются источниками энергии Солнца. Наконец, в 1957 году появилась работа Маргарет Бербидж «Синтез элементов в звёздах», в которой было показано, что большинство элементов возникло в звёздах. В 1905 году Джордж Эллери Хейл (англ. George Ellery Hale) в обсерватории Маунт-Вилсон установил первый солнечный телескоп в построенной небольшой обсерватории, и занялся поиском ответа на происхождение пятен на Солнце, открытых Галилеем. Джордж Хейл открыл, что пятна на Солнце вызваны магнитным полем, поскольку оно приводит к снижению температуры поверхности. Именно магнитное поле на поверхности Солнца вызывает солнечные ветры — извержение плазмы солнечной короны на сотни тысяч километров в пространство.

Происхождение

Считается, что Солнце сформировалось примерно 4,59 миллиарда лет назад, когда быстрое сжатие под действием сил гравитации облака молекулярного водорода привело к образованию в нашей области Галактики звезды первого типа звёздного населения. Звезда такой массы, как Солнце, должна существовать в общей сложности примерно 10 миллиардов лет.

Масса

Масса Солнца составляет 99,8 % от суммарной массы всей Солнечной системы.

Химический состав.

С  глубиной  температура  увеличивается , в  центре  Солнца  температура  составляет  15000000 Кельвинов.

Химический  состав  Солнца  определяется  по  спектрам  поглощения . На сегодняшний день в спектре Солнца зарегистрировано свыше 26 тыс темных линий различной интенсивности, возникающих из-за поглощения света «холодными атомами».

В составе преобладает водород, второе место занимает гелий. Имеются в составе металлы. Преобладающим элементом в составе солнца является водород (около 70% от общей массы). Второе место занимает гелий(около 29% от общей массы) на остальные элементы приходиться порядка 1% .

                   Температура

Температура поверхности Солнца достигает 6000K, поэтому Солнце светит почти белым светом, но из-за более сильного рассеяния свет Солнца у поверхности нашей планеты приобретает некоторый жёлтый оттенок.

Строение Солнца

Строение Солнца. В центре Солнца находится солнечное ядро. Фотосфера — это видимая поверхность Солнца, которая и является основным источником излучения. Солнце окружает солнечная корона, которая имеет очень высокую температуру, однако она крайне разрежена, поэтому видима невооружённым глазом только в периоды полного солнечного затмения.

•  Ядро.Центральная часть Солнца с радиусом примерно 150 000 километров, в которой идут термоядерные реакции, называется солнечным ядром. Плотность вещества в ядре составляет примерно 150 000 кг/м, а температура в центре ядра — более 14 миллионов градусов. Атмосфера Солнца начинается на 200 - 300 км глубже видимого края солнечного диска. Эти самые глубокие слои атмосферы называют фотосферой. Поскольку их толщина составляет не более одной трёхтысячной доли солнечного радиуса, фотосферу иногда условно называют поверхностью Солнца. Фотосфера постепенно переходит в более разреженные внешние слои солнечной атмосферы - хромосферу и корону
   

• Фотосфера (слой, излучающий свет) достигает толщины ~320 км и образует видимую поверхность Солнца. Температура в фотосфере достигает в среднем 5800 К, по мере приближения к внешнему краю фотосферы уменьшается до 4800 К.
• Хромосфера — внешняя оболочка Солнца толщиной около 10 000 км, окружающая фотосферу. Температура хромосферы увеличивается с высотой от 4000 до 15 000 градусов.
• Корона — последняя внешняя оболочка Солнца. Несмотря на её очень высокую температуру, от 600 000 до 5 000 000 градусов, она видна невооружённым глазом только во время полного солнечного затмения, так как плотность вещества в короне мала, а потому невелика и её яркость.

Наибольшее количество света испускает самый нижний слой солнечной атмосферы, так называемая «фотосфера» (что означает «светящаяся сфера»). Это и есть тот ослепительный диск, который мы наблюдаем па небе. Выше фотосферы находится сравнительно тонкий (около 14 000 км) красноватый слой — «хромосфера» (что означает «окрашенная сфера»), состоящая из водорода, кальция и некоторых других химических элементов. Над хромосферой на огромную высоту вздымаются гигантские газовые фонтаны — протуберанцы. Газы в протуберанцах движутся с колоссальными скоростями, иногда достигающими 400—500 км/сек. Наконец, еще выше располагается самый внешний слой солнечной атмосферы — солнечная корона, состоящая из протонно-электронного газа. Корона простирается в космическое пространство на несколько сотен миллионов километров, заходя далеко за орбиту  Земли . Можно с полным правом сказать, что мы живем внутри солнечной атмосферы.

Солнечные пятна

Это тёмные образования на диске Солнца. В телескоп видно, что крупные пятна имеют довольно сложное строение: тёмную область тени окружает полутень, диаметр которой более чем в два раза превышает размер тени. По величине пятна бывают очень разными - от малых, диаметром примерно 1000 - 2000 км, до гигантских, значительно превосходящих размеры нашей планеты. Самое большое из наблюдавшихся пятен достигало 100 тыс. километров. Установлено, что пятна - это места выхода в солнечную атмосферу сильных магнитных полей. Пятна холоднее окружающего их вещества примерно на 1500 К, а следовательно, и менее ярки. Вот почему на общем фоне они выглядят тёмными. Солнечные пятна часто образуют группы из нескольких больших и малых пятен, и такие группы могут занимать значительные области на солнечном диске. Живут группы пятен долго, иногда на протяжении двух или трех оборотов Солнца(период вращения Солнца составляет примерно 27 суток.

                           Факелы

Практически всегда пятна окружены яркими полями, которые называют факелами. Факелы горячее окружающей атмосферы примерно на 2000 К и имеют сложную ячеистую структуру. Величина каждой ячейки - около 30 тыс. км. Факелы живут ещё дольше, чем пятна, иногда три-четыре месяца. По-видимому, факелы тоже являются местами выхода магнитных полей в наружные слои Солнца, но эти поля слабее, чем в пятнах.
    Пятна, факелы, протуберанцы, хромосферные вспышки - всё это проявления солнечной активности. С повышением активности число этих образований на Солнце становится больше.

Протуберанцы солнца

Протуберанцы – яркие вспышки или арки, огромные образования в короне Солнца. Температура протуберанцев около 20 000 К. Размеры разные, высота около 40000 км, дугообразных протуберанцев – 800 000 км

Влияние солнца на климат и жизнь на Земле

Огромная роль солнечной энергии в жизни нашей планеты стала очевидной довольно давно. Нагревая поверхность  Земли ,  Солнце  приводит в движение массы воздуха, заставляя их перемещаться из одних районов в другие. Таким образом, наше дневное светило является основным «виновником» всех явлений погоды.

Излучение в видимом диапазоне поглощается слабо. Однако оно рассеивается атмосферой даже в отсутствие облаков, и часть его возвращается в межпланетное пространство. Облака, состоящие из капелек воды и твёрдых частиц, значительно усиливают отражение солнечного излучения. В результате до поверхности планеты доходит в среднем около половины падающего на границу земной атмосферы света.   На Земле излучение поглощается сушей и океаном. Нагретая земная поверхность в свою очередь излучает в длинноволновой инфракрасной области. Для такого излучения азот и кислород атмосферы прозрачны. Зато оно жадно поглощается водяным паром и углекислым газом. Благодаря этим малым составляющим воздушная оболочка удерживает тепло. В этом и заключается парниковый эффект атмосферы. Между приходом солнечной энергии на Землю и её потерями на планете в общем существует равновесие: сколько поступает, столько и расходуется. В противном случае температура земной поверхности вместе с атмосферой либо  бы   постоянно повышалась , либо падала.

Как долго проживет солнце?

Каждую секунду Солнце перерабатывает 600 млн. тонн водорода, производя около 4 млн. тонн гелия. Сопоставляя такую скорость с массой Солнца, возникает вопрос: как долго просуществует наше светило?
Ясное дело, Солнце не будет существовать вечно, хотя впереди у него еще очень долгая жизнь. На переработку половины своего водородного топлива у него ушло 5 млрд. лет. В последующие годы Солнце будет постепенно увеличиваться в размере и разогреваться. Когда весь водород в центральном ядре Солнца израсходуется(т.е. еще примерно через 5 млрд. лет), оно будет в три раза больше, чем теперь. Все океаны Земли выкипят и сама планета превратится в сгусток лавы.
В глубине Солнца ядра гелия будут  соединться , образуя ядра углерода, и, в конечном счете, Солнце остынет, превратившись в шар ядерных отходов, т.е. в белый карлик.