Температура на поверхности солнца достигает в градусах. Почти идеальная сфера

Температура поверхности Солнца определяется путем анализа солнечного спектра. Известно, что является источником энергии всех природных процессов на Земле поэтому ученые определили количественную величину нагретости различных частей нашей звезды.

Интенсивность излучения в отдельных цветовых частях спектра соответствует температуре 6000 градусов. Такова температура поверхности Солнца или фотосферы.

Во внешних слоях солнечной атмосферы — в хромосфере и в короне - наблюдается более высокая температура. В короне она составляет примерно от одного до двух миллионов градусов. Над местами сильных вспышек температура на короткое время может достигать даже пятидесяти миллионов. Из-за высокой нагретости в короне над вспышкой сильно возрастает интенсивность рентгеновского и радиоизлучений.

Расчеты нагретости нашей звезды

Несмотря на то, что из недр Солнца не проникает ни один фотон, мы можем рассчитать температуру в любой точке в недрах звезды. более-менее известны ученым по расчетам. Расчеты показывают, что чем глубже проникать в недра, тем выше нагревается плазма.

Температура повышается с 6000 в фотосфере до 13 миллионов градусов в центре.

Нам известно, что чем выше нагревается вещество, тем быстрее движутся его частицы. Так, например, в фотосфере протоны и атомы водорода движутся со скоростью около 7 км/сек, а легкие электроны — со скоростью 300 км/сек. В короне и в раскаленном солнечном центре скорость протонов составляет около 350 км/сек, а электронов — 15 000 км/сек.

Самая низкая температура на Солнце наблюдается в области солнечных пятен. Большие пятна нагреты ниже 4000 С. Излучение 1 м 2 окружающей пятно белой фотосферы с 6000 градусов примерно в 5 раз интенсивнее излучения 1 м 2 самого пятна. По этой причине пятна нам кажутся темными или даже черными.

Любое тело, упавшее на Солнце, в самый короткий срок разложится на отдельные атомы, из которых отделяются электроны. На звезде материя может существовать исключительно в виде плазмы.

Превращение водорода в гелий как термоядерная реакция

Солнце нагревается и излучает тепло в связи с протекающей внутри термоядерной реакцией.

Термоядерная реакция происходит когда из более лёгких элементов образуются тяжелые. Это происходит только при высоком давлении и нагретости . Поэтому реакция и называется термоядерной.

Важнейшим процессом, протекающим на Солнце, является превращение водорода в гелий. Именно этот процесс является источником всей энергии Солнца.
Солнечное ядро отличается большой плотностью и очень высокой температурой. Часто имеют место резкие столкновения электронов, протонов и других ядер. Иногда столкновения протонов настолько стремительны, что они, преодолев силу электрического отталкивания, приближаются друг к другу на расстояние своего диаметра. На таком расстоянии начинает действовать ядерная сила, вследствие которой протоны соединяются с выделением энергии.

Четыре протона постепенно соединяются в ядро гелия, причем два протона превращаются в нейтроны, два положительных заряда освобождаются в виде позитронов и появляются две незаметные нейтральные частицы — нейтрино. При встрече с электронами оба позитрона превращаются в фотоны гамма-излучения (аннигиляция).

Энергия покоя атома гелия меньше энергии покоя четырех атомов водорода.

Разница в массах превращается в гамма-фотоны и нейтрино. Общая энергия всех возникших гамма-фотонов и двух нейтрино составляет 28 МэВ. Ученые смогли получить термоядерную энергию синтезом на Земле создав экспериментальный реактор.
В центре звезды происходит огромное количество подобных превращений. При этом примерно полмиллиарда тонн (точнее 567 миллионов тонн) водорода превращается в гелий. В то же время гелия, возникшего при этом, насчитывается всего лишь 562,8 миллионов тонн, то есть на 4,2 миллиона тонн меньше. Именно этот убыток массы за 1 секунду превращается в солнечное .
Именно такое количество энергии Солнце излучает за одну секунду. Величина эта представляет собой мощность солнечного излучения.

Звезды принадлежат к горячейшим объектам Вселенной. Именно высокая температура нашего Солнца сделала возможной на Земле. Но причина такого сильного нагрева звезд долгое время оставалась неизвестной людям.

Разгадка секрета высокой температуры звезды лежит внутри нее. Имеется в виду не только состав светила - в буквальном смысле весь накал звезды исходит изнутри. - это горячее сердце звезды, в котором происходит термоядерная реакция синтеза, самая мощная из ядерных реакций. Этот процесс является источником энергии для всего светила - тепло из центра поднимается наружу, а затем и в открытый космос.

Поэтому температура звезды сильно различается в зависимости от места измерения. К примеру, температура в центре ядра нашего достигает 15 миллионов градусов Цельсия - а уже на поверхности, в фотосфере, жар спадает до 5 тысяч градусов.

Почему температура звезды такая разная?

Первичное объединение атомов водорода - первый шаг процесса ядерного синтеза

Действительно, отличия в нагреве ядра звезды и ее поверхности удивляют. Если бы вся энергия ядра Солнца распределится по звезде равномерно, температура поверхности нашего светила составит несколько миллионов градусов по Цельсию! Не менее поразительные отличия в температуре между звездами разных спектральных классов.

Все дело в том, что температуру звезды определяют два главных фактора: уровень ядром и площадь излучающей поверхности. Рассмотрим их подробнее.

Излучение энергии ядром

Хотя ядро накаляется до 15 миллионов градусов, не вся эта энергия передается соседним слоям. Излучается только то тепло, которое было получено от термоядерной реакции. Энергия , несмотря на свою мощь, остается в пределах ядра. Соответственно, температуру верхних слоев звезды определяет только сила термоядерных реакций в ядре.

Различия тут могут быть качественные и количественные. Если ядро достаточно большое, в нем «сгорает» больше водорода. Этим путем энергию получают молодые и зрелые звезды размеров Солнца, а также голубые гиганты и сверхгиганты. Массивные звезды вроде красных гигантов тратят в ядерной «топке» не только водород, но и гелий, или даже углерод и кислород.

Процессы синтеза с ядрами тяжелых элементов дает намного больше энергии. В рамках термоядерной реакции синтеза, энергия получается за счет избыточной массы соединяющихся атомов. Во время , которая происходит внутри Солнца, 6 ядер водорода с атомной массой 1 объединяются в одно ядро гелия с массой 4- грубо говоря, 2 лишних ядра водорода переходят в энергию. А когда «горит» углерод, сталкиваются ядра с массой уже 12 - соответственно, выход энергии куда больше.

Площадь излучающей поверхности

Однако звезды не только генерируют энергию, но и тратят ее. Следовательно, чем больше энергии звезда отдает, тем меньше ее температура. А количество отдаваемой энергии первоочередно определяет площадь излучаемой поверхности.

Истинность этого правила можно проверить даже в быту - белье сохнет быстрее, если его развесить пошире на веревке. А поверхность звезды расширяет ее ядро. Чем оно плотнее, тем выше его температура - и при достижении определенной планке, от накала зажигается водород вне звездного ядра.

Солнце — центр нашей Солнечной системы, представляет особой газовый шар, в центре которого, в ходе термоядерных реакций превращения водорода в гелий вырабатывается тепло. Высвобождающаяся энергия покидает Солнце через видимую нам поверхность — турбулентную фотосферу. Температура поверхности Солнца отлична в различных областях и слоях. Температура верхних слоев 5800 градусов Цельсия, температура солнечной короны — 1 500 000 градусов Цельсия, температура ядра — 13 500 000 градусов Цельсия. Над поверхностью Солнца существует сложная атмосфера, которая состоит из фотосферы, хромосферы, короны и солнечного ветра.

Хотя древние китайцы зафиксировали темные образования на Солнце еще 2 тыс. лет назад, только Галилей понял, что эти пятна перемещаются по поверхности Солнца по мере его вращения и исчезают. В 1828 г. Генрих Швабе из Дессау (Германия) искал гипотетическую планету Вулкан, которая, как он предполагал, могла существовать между Солнцем и Землей. Однако вместо этого он обнаружил, что число солнечных пятен периодически растет и уменьшается. В среднем цикл солнечной активности, определяемый по числу солнечных пятен, составляет 11 лет. На Земле указателем цикла солнечной активности являются годичные кольца деревьев.

Типичное солнечное пятно состоит из темной тени, окруженной более светлой полутенью, хотя нередко полутень окружает не одну тень. Пятна возникают при усилении магнитного поля, подавляющего поток энергии наружу. В действительности солнечные пятна не такие темные. Тень на 2000 градусов Цельсия холоднее, чем фотосфера, и кажется темной на фоне более ярких соседних областей.

Солнечные пятна могут иметь различную форму и размеры, часто образуя группы. Большая группа может иметь 100 тыс. км в поперечнике, что в 8 раз больше диаметра Земли! Даже гораздо меньшие солнечные пятна легко обнаружить в небольшой телескоп. При наблюдениях солнечной активности необходимо помнить о технике безопасности.

Строение Солнца. Подробная схема

С вращением Солнца группы солнечных пятен перемещаются с одного края диска на другой примерно за 10 суток. Наблюдать солнечные пятна, пожалуй, не менее интересно, чем ночное небо. По иронии, проблема наблюдений в дневное время связана с самим Солнцем. Оно нагревает землю и воздух, вызывая турбулентные потоки и тем самым ухудшая качество изображения по сравнению с ночными условиями.

На видео, в высоком разрешении, в различных режимах съемки, можно понаблюдать, как выглядит Солнце, а также увидеть процессы, происходящие на поверхности:

В космическом пространстве много мелких и крупных звёзд. И если говорить о жителях Земли, то самой главной звездой для них является Солнце. Оно состоит на 70% из водорода и на 28% из гелия, на долю металлов приходится менее 2%.

Если бы не Солнце, возможно, не было бы жизни на Земле. Наши предки знали, как сильно их быт и жизнь зависит от небесного светила, поклонялись и обожествляли его. Солнце греки называли Гелиос, а римляне величали его Соль.

Солнце оказывает огромное влияние на нашу жизнь. Это огромный стимул к изучению того, как происходят изменения внутри этого "огненного шара", и как эти изменения могут влиять на нас сейчас и в будущем. Многочисленные научные изыскания дают нам возможность заглянуть в далёкое прошлое планеты. Солнцу около 5 миллиардов лет. Через 4 миллиарда лет оно будет светить намного ярче, чем сейчас. Кроме увеличения светимости и размеров на протяжении многих миллиардов лет, Солнце изменяется и за более короткие промежутки времени.

Известен такой период изменения как солнечный цикл, в моменты которого, наблюдаются минимумы и максимумы Благодаря наблюдениям в течение нескольких десятков лет установлено, что увеличение световой активности и размеров Солнца, начавшееся в далёком прошлом, существует и сейчас. За последние несколько циклов световая активность возросла примерно на 0,1 %. Эти изменения, будь они быстрые или постепенные, определённо, оказывают огромное влияние на землян. Однако механизмы этого влияния изучены еще далеко не в полном объеме.

Температура Солнца в центре звезды очень высокая, около 14 миллиардов градусов. В ядре планеты происходят термоядерные реакции, т.е. реакции деления водородных ядер под давлением, в результате чего выделяется одно ядро гелия и огромное количество энергии. С углублением внутрь температура Солнца должна быстро возрастать. Определить ее можно только теоретически.

Температура Солнца в градусах составляет:

• температура короны - 1500000 градусов;
• температура ядра - 13500000 градусов;
• температура Солнца по Цельсию на поверхности - 5726 градусов.

Огромное количество ученых из разных стран производят исследования строения Солнца, пытаются воссоздать процесс термоядерного синтеза в земных лабораториях. Это делается с той целью, чтобы узнать, как ведёт себя плазма в реальных условиях, чтобы повторить эти условия на Земле. Солнце, на самом деле, огромнейшая естественная лаборатория.

Атмосфера Солнца толщиной около 500 км называется фотосферой. Благодаря конвекционным процессам в атмосфере планеты потоки тепла из низких слоев перемещаются в фотосферу. Солнце вращается, но не так, как Земля, Марс… Солнце в основе своей нетвердое тело.

Аналогичные эффекты вращения Солнца наблюдаются у газовых планет. В отличие от Земли, слои на Солнце имеют различные скорости вращения. Быстрее всего вращается экватор, вращение в один оборот выполняется примерно за 25 дней. При удалении от экватора скорость вращения снижается, и где-то на полюсах Солнца вращение занимает примерно 36 дней. Мощность Солнца составляет около 386 миллиардов мегаватт. Каждую долю секунды около 700 миллионов тонн водорода становятся 695 миллионами тонн гелия и 5 миллионами тонн энергии в виде гамма-лучей. Благодаря тому, что температура Солнца столь высока, успешно идет реакция перехода водорода в гелий.

Солнце также испускает поток низкой плотности заряженных частиц (в основном, это протоны и электроны). Этот поток называется солнечным ветром, который распространяется по всей солнечной системе со скоростью около 450 км/сек. Потоки непрерывно текут от Солнца в космос, соответственно, и в сторону Земли. Солнечный ветер несёт в себе смертельную угрозу для всей жизни на нашей планете. Может иметь драматические последствия для Земли: от скачков линии электропередачи, радиопомех до красивых полярных сияний. Если бы на нашей планете не существовало магнитного поля, то жизнь прекратилась бы за считанные секунды. Магнитное поле создает непроходимый барьер для быстрых заряженных частиц солнечного ветра. В районах северного полюса магнитное поле направлено внутрь Земли, из-за чего ускоренные частицы солнечного ветра проникают гораздо ближе к поверхности нашей планеты. Поэтому на северном полюсе мы наблюдаем полярные Солнечный ветер также может вызывать опасность, взаимодействуя с земной магнитосферой. Это явление называется оказывают сильное влияние на здоровье людей. Особенно эти реакции заметны у пожилых людей.

Солнечный ветер - это ещё не всё, чем может навредить нам Солнце. Большую опасность представляют часто происходящие на поверхности светила. Вспышки излучают огромное количество ультрафиолетового и рентгеновского излучения, которое направлено в сторону Земли. Эти излучения полностью способна поглотить земная атмосфера, но они несут в себе большую опасность для всех объектов, находящихся в космосе. Излучения могут принести вред искусственным спутникам, станциям и другой космической технике. Также излучение неблагоприятно влияет на здоровье космонавтов, работающих в космическом пространстве.

С момента появления Солнце уже использовало около половины водорода в ядре, и будет продолжать излучать ещё в течение 5 миллиардов лет, постепенно увеличиваясь в размерах. Через этот промежуток времени, оставшийся водород в ядре звезды полностью будет исчерпан. К этому времени Солнце достигнет своих максимальных размеров и увеличится в диаметре примерно в 3 раза (по сравнению с нынешней величиной). Оно будет напоминать красный гигантский Часть планет, близко расположенных к Солнцу, сгорят в его атмосфере. В их число войдёт и Земля. К тому времени человечеству придется найти себе новую планету для обитания. После чего температура Солнца начнет падать и, остыв, оно превратится со временем в Однако это все дело весьма далекого будущего...

Слухи о скором конце оказались несколько преувеличенными

В 2005 году астрофизик Пирс Ван дер Меер выступил с сенсационным заявлением. По его словам, в последнее столетие температура Солнца постоянно растет. Такой процесс, как правило, наблюдается перед метаморфозой обычной звезды в сверхновую. Таким образом, ученый предрекал через шесть лет неизбежный взрыв Солнца и, как следствие, гибель всего живого на Земле. Но зафиксированные НАСА протуберанцы не свидетельствовали ни о каких-либо серьезных изменениях на нашей звезде, а глобальное потепление прошлого века связано с парниковым эффектом, «побочным продуктом» человеческой деятельности. Таким образом, весть о «Судном Дне» оказалась несколько преждевременной.

Какова же на самом деле температура Солнца?

Этот вопрос будоражил ученых еще много веков тому. Бесспорно, наше светило очень горячее, ведь оно дарит тепло, находясь за много тысяч километров от Земли. Но только в ХХ веке астрофизикам удалось подсчитать его более-менее точную температуру. Оказалось, она различается в зависимости от близости к ядру небесного тела. В его середине она составляет целых пятнадцать с половиной миллионов градусов по Цельсию (или 27 млн градусов по Фаренгейту). Верхний слой гелиево-водородной атмосферы звезды раскален до миллиона градусов, а на поверхности температура Солнца по Цельсию составляет 5515 градусов.

Откуда мы это знаем?

Естественно, еще ни один космонавт или управляемый с Земли корабль не летал на наше светило с градусником. Однако температура Солнца в градусах может быть лабораторно вычислена по спектральному излучению. Звезда видится нам желтой. Если бы она была горячее, мы бы называли наше солнышко голубым… Хотя вряд ли бы было кому его называть, ведь возникновение белковой жизни на Земле при таких испепеляющих температурах было бы невозможно. Если бы центр нашей звездной системы был холоднее, он представлялся бы красноватым. Изучая излучение светила через цветовой спектр, ученые выяснили следующее: ниже всего температура на поверхности звезды, а глубже к ядру жар больше.

В каких единицах измеряется температура Солнца?

В быту мы пользуемся двумя системами измерения температуры: по Цельсию (в европейских странах) и по Фаренгейту (в Америке). Но астрофизики пользуются иной метрической системой - по Кельвину. Последнюю шкалу и систему Цельсия легко сопоставить. Ведь у них только ноль не совпадает. Цельсий взял за точку отсчета температуру замерзания воды, а Кельвин - абсолютный ноль. Он составляет минус 273 градуса, именно такой холод царит в безвоздушном пространстве Космоса. Таким образом, температура Солнца, измеряемая по научной шкале, равняется 5800 градусов Кельвина на поверхности, а в ядре - 15 500 273 К. Будут ли эти показатели изменяться со временем? Несомненно! Все звезды - и Солнце не исключение - когда-то рождаются, набирают в массе, преобразуясь в красный гигант. А потом начинается старение: сначала небесное тело становится белым карликом (представляя одно ядро, без короны), потом черным карликом, пока не взорвется Сверхновой звездой. Но нашему светилу, по подсчетам серьезных ученых, осталось еще греть человечество около пяти миллиардов лет.