Varför skiner solen? Varför lyser solen

Det faktum att livet på jorden inte skulle existera utan solen, förstod folk för länge sedan, eftersom han var upphöjd, han dyrkades, och för att fira solens dag gjorde de ofta mänskliga offer. De tittade på honom och, skapade observatorier, löste sådana till synes enkla frågor om varför solen lyser under dagen, vad är ljusets natur, när solen går ner, var går den upp, vilka föremål som finns runt solen, och planerade deras verksamhet på grundval av de mottagna uppgifterna.

Forskarna hade ingen aning om att det på den enda stjärnan i solsystemet finns årstider som påminner mycket om "regnperioden" och "torrperioden". Solens aktivitet ökar växelvis på norra och södra halvklotet, varar i elva månader och minskar under samma tid. Tillsammans med den elvaåriga cykeln av dess aktivitet beror jordens liv direkt, eftersom vid denna tidpunkt kraftfulla magnetiska fält skjuts ut från stjärnans tarmar, vilket orsakar solstörningar som är farliga för planeten.

Det kan komma som en överraskning för vissa att solen inte är en planet. Solen är en enorm, lysande kula av gaser, inom vilken termonukleära reaktioner ständigt äger rum, som frigör energi, ger ljus och värme. Det är intressant att en sådan stjärna inte existerar i solsystemet, och därför attraherar den till sig alla föremål av mindre storlekar som finns i dess gravitationszon, som ett resultat av vilket de börjar rotera runt solen längs en bana.

Naturligtvis, i rymden, är solsystemet inte beläget på egen hand, utan är en del av Vintergatan, en galax som är ett enormt stjärnsystem. Från Vintergatans centrum är solen separerad av 26 tusen ljusår, så solens rörelse runt den är ett varv på 200 miljoner år. Men stjärnan vänder sig runt sin axel på en månad - och även då är dessa uppgifter ungefärliga: det är en plasmaboll, vars komponenter roterar med olika hastigheter, och därför är det svårt att säga exakt hur mycket tid det tar att slutföra en revolution. Så, till exempel, i ekvatorområdet händer detta på 25 dagar, vid polerna - 11 dagar mer.

Av alla stjärnor som är kända idag ligger vår Luminary på fjärde plats vad gäller ljusstyrka (när en stjärna visar solaktivitet lyser den starkare än när den avtar). I sig själv är denna enorma gasboll vit, men på grund av att vår atmosfär absorberar kortspektrumvågor och solens stråle sprids nära jordens yta, blir solens ljus gulaktigt, och den vita färgen kan bara ses på en klar, fin dag mot bakgrunden blå himmel.

Eftersom solen är den enda stjärnan i solsystemet, är solen också den enda källan till dess ljus (de mycket avlägsna stjärnorna räknas inte med). Trots det faktum att solen och månen är de största och ljusaste objekten på vår planets himmel, är skillnaden mellan dem enorm. Medan solen själv sänder ut ljus, reflekterar jordens satellit, som är ett absolut mörkt objekt, det helt enkelt (vi kan också säga att vi också ser solen på natten, när månen upplyst av den är på himlen).

Solen sken - en ung stjärna, dess ålder, enligt forskare, är mer än fyra och en halv miljard år. Därför hänvisar det till en tredje generationens stjärna, som bildades av resterna av redan existerande stjärnor. Det anses med rätta vara det största föremålet i solsystemet, eftersom dess vikt är 743 gånger massan av alla planeter som kretsar runt solen (vår planet är 333 tusen gånger lättare än solen och 109 gånger mindre än den).

Solens atmosfär

Eftersom temperaturindikatorerna för de övre lagren av solen överstiger 6 tusen grader Celsius, är det inte en fast kropp: vid en så hög temperatur omvandlas alla stenar eller metaller till gas. Forskare har nyligen kommit till sådana slutsatser, eftersom tidigare astronomer föreslog att ljuset och värmen som stjärnan sänder ut är resultatet av förbränning.

Ju fler astronomer som tittade på solen, desto tydligare blev den: dess yta har värmts upp till gränsen i flera miljarder år, och ingenting kan brinna så länge. Enligt en av de moderna hypoteserna äger samma processer rum inuti solen som i en atombomb - materia omvandlas till energi, och som ett resultat av termonukleära reaktioner omvandlas väte (dess andel av stjärnan är cirka 73,5%) till helium (nästan 25%).

Rykten om att solen på jorden kommer att slockna förr eller senare är inte ogrundade: mängden väte i kärnan är inte obegränsad. När den brinner kommer stjärnans yttre skikt att expandera, medan kärnan tvärtom kommer att minska, vilket resulterar i att solens liv kommer att sluta och den kommer att omvandlas till en nebulosa. Denna process kommer att starta snart. Enligt forskare kommer detta att ske tidigast om fem till sex miljarder år.

När det gäller den inre strukturen, eftersom stjärnan är en gasformig boll, förenas den med planeten endast genom närvaron av en kärna.

Kärna

Det är här som alla termonukleära reaktioner äger rum, som genererar värme och energi, som kringgår alla efterföljande lager av solen och lämnar den i form av solljus och kinetisk energi. Solens kärna sträcker sig från solens centrum till ett avstånd av 173 000 km (cirka 0,2 solradier). Det är intressant att i kärnan roterar stjärnan runt sin axel mycket snabbare än i de övre lagren.

Strålande överföringszon

Fotoner som lämnar kärnan i strålningsöverföringszonen kolliderar med plasmapartiklar (joniserad gas som bildas av neutrala atomer och laddade partiklar, joner och elektroner) och utbyter energi med dem. Det är så många kollisioner att en foton ibland tar ungefär en miljon år att passera detta lager, och detta trots att plasmadensiteten och dess temperaturindikatorer minskar vid den yttre gränsen.

takoklin

Mellan strålningsöverföringszonen och den konvektiva zonen finns ett mycket tunt lager där bildandet av ett magnetfält sker - de elektromagnetiska fältets kraftlinjer dras ut av plasmaflöden, vilket ökar dess styrka. Det finns all anledning att tro att plasman här väsentligt ändrar sin struktur.

konvektiv zon

Nära solytan blir materiens temperatur och densitet otillräcklig för att solens energi ska överföras endast med hjälp av återstrålning. Därför börjar plasman här rotera, bilda virvlar, överföra energi till ytan, medan ju närmare den yttre kanten av zonen, desto mer kyls den och gasdensiteten minskar. Samtidigt går fotosfärens partiklar som ligger ovanför den, kylda på ytan, in i den konvektiva zonen.

Fotosfär

Fotosfären kallas den ljusaste delen av solen, som kan ses från jorden i form av solytan (den kallas så konventionellt, eftersom en kropp som består av gas inte har en yta, därför kallas den för som del av atmosfären).

Jämfört med en stjärnas radie (700 tusen km) är fotosfären ett mycket tunt lager med en tjocklek på 100 till 400 km.

Det är här som under manifestationen av solaktivitet sker frisättning av ljus, kinetisk och termisk energi. Eftersom temperaturen på plasman i fotosfären är lägre än på andra ställen, och det finns stark magnetisk strålning, bildas solfläckar i den, vilket ger upphov till det välkända fenomenet som solflammor.

Även om solflammor är kortlivade frigörs en extremt stor mängd energi under denna period. Och det manifesterar sig i form av laddade partiklar, ultraviolett, optisk, röntgen- eller gammastrålning, såväl som plasmaflöden (på vår planet orsakar de magnetiska stormar som negativt påverkar människors hälsa).

Gasen i denna del av stjärnan är relativt sällsynt och roterar mycket ojämnt: dess rotation runt ekvatorn är 24 dagar, vid polerna - trettio. I de övre skikten av fotosfären registrerades minimitemperaturindikatorer, på grund av vilka av 10 tusen väteatomer endast en har en laddad jon (trots detta, även i denna region är plasman ganska joniserad).

Kromosfär

Kromosfären kallas solens övre skal med en tjocklek av 2 tusen km. I detta lager stiger temperaturen kraftigt, och väte och andra ämnen börjar aktivt joniseras. Tätheten för denna del av solen är vanligtvis låg, och därför är den svår att skilja från jorden, och den kan endast ses i händelse av en solförmörkelse, när månen täcker det ljusare lagret av fotosfären ( kromosfären lyser rött vid denna tidpunkt).

krona

Koronan är det sista yttre, mycket heta skalet på solen, som är synligt från vår planet under en total solförmörkelse: den liknar en strålande gloria. Vid andra tillfällen är det omöjligt att se det på grund av den mycket låga densiteten och ljusstyrkan.

Den består av prominenser, heta gasfontäner upp till 40 000 km höga och energiutbrott som går ut i rymden i hög hastighet och bildar en solvind som består av en ström av laddade partiklar. Det är intressant att många naturfenomen på vår planet är förknippade med solvinden, till exempel norrsken. Det bör noteras att solvinden i sig är extremt farlig, och om vår planet inte skyddades av atmosfären, skulle den förstöra allt liv.

jordens år

Vår planet rör sig runt solen med en hastighet av cirka 30 km / s och perioden för dess fullständiga rotation är ett år (längden på omloppsbanan är mer än 930 miljoner km). Vid den punkt där solskivan är närmast jorden är vår planet skild från stjärnan med 147 miljoner km, och vid den mest avlägsna punkten - 152 miljoner km.

"Solens rörelse" sett från jorden förändras under hela året, och dess bana liknar en åttasiffra sträckt längs jordens axel från norr till söder med en lutning på fyrtiosju grader.

Detta händer på grund av det faktum att avvikelsens vinkel för jordaxeln från vinkelrät mot omloppsplanet är cirka 23,5 grader, och eftersom vår planet kretsar runt solen, kommer solens strålar dagligen och varje timme (utan att räkna med ekvatorn, där dag är lika med natt) ändra vinkeln för deras fall vid samma punkt.

På sommaren på norra halvklotet lutar vår planet mot solen, och därför lyser solens strålar upp jordens yta så intensivt som möjligt. Men på vintern, eftersom solskivans väg genom himlen är mycket låg, faller solens stråle på vår planet i en brantare vinkel, och därför värms jorden upp svagt.

Medeltemperaturen ställs in när hösten eller våren kommer och solen står på samma avstånd från polerna. Vid denna tidpunkt har nätter och dagar ungefär samma varaktighet - och klimatförhållanden skapas på jorden, som är ett övergångsskede mellan vinter och sommar.

Sådana förändringar börjar äga rum även på vintern, efter vintersolståndet, när banan för solens rörelse över himlen ändras, och den börjar stiga.

Därför när våren kommer närmar sig solen dagen för vårdagjämningen, längden på dagen och natten blir densamma. På sommaren, den 21 juni, på dagen för sommarsolståndet, når solskivan sin högsta punkt ovanför horisonten.

Jordens dag

Om du tittar på himlen från en jordbos synvinkel på jakt efter ett svar på frågan om varför solen lyser under dagen och var den går upp, då kan du snart se till att solen går upp i öster, och dess inställning kan ses i väster.

Detta händer på grund av det faktum att vår planet inte bara rör sig runt solen, utan också roterar runt sin axel, vilket gör ett helt varv på 24 timmar. Om man tittar på jorden från rymden kan man se att den, liksom de flesta av solens planeter, vänder sig moturs, från väst till öst. När man står på jorden och tittar på var solen dyker upp på morgonen, ses allt i en spegelbild, och därför går solen upp i öster.

Samtidigt observeras en intressant bild: en person som observerar var solen är, stående på en punkt, rör sig tillsammans med jorden i östlig riktning. Samtidigt börjar de delar av planeten som är belägna på den västra sidan, en efter en, gradvis lysa upp solens ljus. Så. till exempel kan soluppgången på USA:s östkust ses upp till tre timmar innan solen går upp på västkusten.

Solen i jordens liv

Solen och jorden är så förbundna med varandra att rollen som den största stjärnan på himlen knappast kan överskattas. Först och främst bildades vår planet runt solen och liv dök upp. Solens energi värmer också jorden, solens stråle lyser upp den, bildar ett klimat, kyler den på natten, och efter att solen gått upp värmer den den igen. Vad kan jag säga, till och med luft fick med sin hjälp de egenskaper som var nödvändiga för livet (om inte en solstråle skulle det vara ett flytande hav av kväve som omger isblock och fruset land).

Solen och månen, som är de största objekten på himlen, som aktivt interagerar med varandra, lyser inte bara upp jorden, utan påverkar också direkt vår planets rörelse - ett levande exempel på denna åtgärd är ebb och flöde. De påverkas av månen, solen i denna process är vid sidan av, men utan dess inflytande kan den inte heller göra det.

Solen och månen, jorden och solen, luft och vatten strömmar, biomassan som omger oss finns tillgänglig, ständigt förnybara energiråvaror som lätt kan användas (den ligger på ytan, den behöver inte utvinnas från planetens tarmar, bildar det inte radioaktivt och giftigt avfall).

Att uppmärksamma allmänheten på möjligheten att använda förnybara energikällor, sedan mitten av 90-talet. förra seklet beslutades det att fira den internationella solens dag. Varje år, den 3 maj, på solens dag, hålls seminarier, utställningar, konferenser över hela Europa som syftar till att visa människor hur man använder ljusets stråle för gott, hur man bestämmer tidpunkten för solnedgången eller soluppgången inträffar.

Till exempel, på solens dag, kan du besöka speciella multimediaprogram, se enorma områden med magnetiska störningar och olika manifestationer av solaktivitet genom ett teleskop. På solens dag kan du titta på olika fysiska experiment och demonstrationer som tydligt visar hur kraftfull en energikälla vår Luminary är. Ofta på Solens dag får besökarna möjlighet att skapa ett solur och testa det i aktion.

Det är svårt att tro, men de stjärnorna som lyser på natten från himlen, och solen som lyser upp oss under dagen, är en och samma. Varför lyser solen på dagen och inte på natten som "normala" stjärnor? Låt oss dyka in i vetenskapen.

Detaljer om solen

Solen är den stjärna som ligger närmast vår planet. Solen är mitten av vårt planetsystem, som fick sitt namn från stjärnans namn - Solar.

Avståndet från jorden till solen är cirka 150 000 000 kilometer. Massan av en stjärna som heter solen är 330 000 gånger större än massan på vår planet. Samtidigt är solen inte en fast kropp, som jorden, utan en sfärisk ansamling av heta gaser.

Om någon inte tror på solens gasformiga natur, föreställ dig bara: temperaturen på dess yta är cirka 6000 grader Celsius. Kärnan (den centrala delen) av solen värms upp till miljontals temperaturer. Inget material, legering eller element som för närvarande är känt för vetenskapen kommer att kunna bibehålla ett fast tillstånd vid sådana temperaturer.

Varför solen skiner: en vetenskaplig förklaring

Det brukade tro att solen skiner på grund av förbränningen av de element som utgör dess sammansättning. Men enligt grova uppskattningar, även grova sådana, kan den inte "bränna ut" på miljarder år, solen borde ha slocknat för länge sedan, efter att ha förlorat massa, och därmed brutit gravitationsbalansen i planetsystemet och låtit dem flyta fritt över galaxens vidder. Men detta händer inte, solen har sken i miljarder år och tänker inte torka upp. Vad får solen att skina?

Forskare har funnit och bevisat att solens glöd är resultatet av frigörandet av kolossala mängder energi som erhålls som ett resultat av termonukleära processer som förekommer i den.

Termonukleära processer är anmärkningsvärda genom att när materia förbrukas frigörs miljontals gånger mer energi än vid förbränning. Ja, det är därför termonukleär energi är framtiden, dess minus är komplexiteten i att starta reaktionen. För att starta en termonukleär reaktion krävs en enorm mängd energi och komplexa typer av förbrukningsvaror, såsom syntetiskt uran eller plutonium.

Varför skiner solen på dagen och inte på natten

Allt är enkelt här. Själva fenomenet natt är vändningen av en del av planeten med sin "rygg" till solen. Och eftersom planeten roterar likformigt runt sin axel, och rotationen tar cirka 24 timmar, är det lätt att beräkna den tilldelade tiden för natten - 12 timmar. Så det visar sig att hälften av jorden är vänd mot solen i 12 timmar och den lyser upp den, och under de återstående 12 timmarna är den på andra sidan jordklotet, inte upplyst av solen. Det visar sig att när solen skiner har vi dag, och när solen inte lyser upp vår del av jorden har vi natt. Fenomen som morgon och kväll är biverkningar som orsakas av ljusets tvetydiga natur och den åtföljande effekten av diffraktion.

Så när du nu vet varför solen skiner bör du också ta reda på hur mycket han har kvar för att glädja oss. Detta är ungefär 5 miljarder år, efter att ha förlorat ungefär en procent av sin massa kommer solen att förlora stabilitet och slockna.

Varför skiner solen? Förmodligen har varje förälder stött på nyfikenheten hos sina barn, som är redo att ställa tusen och en frågor om dagen. När barnet lärde ett barn att observera miljön, hade barnet en fråga, varför brinner solen och vad som skulle hända om den slutade lysa. Det verkar som att varje vuxen känner till enkla frågor och svar på dem.

Men vi kan inte alltid svara exakt och korrekt på dem. Många intressanta berättelser, fakta kan hittas i uppslagsverk, vidder på World Wide Web. Minns från astronomiskolans kurs, när det gäller massa och storlek, är solen många gånger större än jorden. Den består av väte (främst) och helium.

Runt den himmelska kroppen dagtid finns det många olika legender och myter från varje nation. I gamla tider betraktade de ljusets Gud och dyrkade honom, dedikerade sånger, utförde ritualer. Till exempel kallade de honom - Yarilo, i det gamla Egypten - Ra, Grekland - Helios i en gyllene vagn, i Australien - bilden av en flicka som sitter på ett träd, de gamla slaverna kallade Guds fyra ansikten - Khorsu, Yarilo, Dzhadbog, Svarog.

En av legenderna säger att dess ljus och värme beror på den ständiga förbränningen av kol, men hur mycket kol måste brännas. Enligt de gamla myterna om det egyptiska folket seglar Ra dagligen i en båt längs Nilen under dagen och slåss i underjorden på natten och återvänder på morgonen som en vinnare. Grekerna målade Helios i en gyllene hjälm, ansåg honom vara en invånare i Olympen.

Afrikas folk jämförde alla fenomen av obegripligt ursprung med olika delar av människokroppen. Enligt deras uppfattning, med lysande armhålor, kontrollerade han tidsperioder. Han kommer att släppa sin hand, det kommer att börja mörkna, han ska gå och lägga sig, natten kommer. Hinduer, invånarna i Indien, gudomliggjorde Surya som en helare och väktare av himlens portar. Dess främsta attribut är en vagn med sju hästar. Tillsammans med myter kom vidskepliga människor på tecken relaterade specifikt till solens färg.

Mycket tid har gått och inte få upptäckter har gjorts av forskare. Till exempel bevisade de att solen är en stjärna och inte en satellit på vår jord. Dagstjärna - spelar den viktigaste rollen på planeten jorden. Livet för inte bara en person, utan också allt levande runt omkring beror på dess strålar och värme. För länge sedan märkte våra förfäder att på morgonen solen går upp, det blir varmt, ljust.

Vår planet är i solsystemet, därför är solen centrum i detta system. Och varje planet gör sin revolution runt den, efter sin egen axel. Om planeten i solsystemet är ett fast tillstånd, är en stjärna som kallas solen en gasformig boll.

Som alla stjärnor är solen en kombination av damm och gas, på grund av de ständigt förekommande reaktionerna inuti kärnan av omvandlingen av väte till helium vid en mycket hög temperatur. Hela denna process åtföljs av utsläppet av ljus som vi ser. Under dagen lyser solens strålar upp hela jorden och värmer befolkningen på olika kontinenter vid olika tidpunkter.

Varför skiner solen under dagen

Den strålande solen ler mot oss på morgonen. När vetenskapen inte utvecklades, och astronomi som vetenskap inte var känd, observerade människor helt enkelt himlakropparna. Och vid ett tillfälle gjorde de upptäckten att med uppkomsten av en ljuskälla kommer dagen och med dess inställning natt. Olika legender komponerades om dagsljuset, olika namn gavs.

Det har gjorts försök att reda ut varför det bara sker under dagen. För att förklara rörelsen av gudomen Ra (personifierade solguden), komponerade Egypten en vacker legend. På morgonen seglade han längs floden, rusade med sig frid, lugn. På natten gick han ner i fängelsehålan, slogs och vann, återvände nästa dag och gav en ny gryning.

Efter en lång tid har forskare motbevisat, inte få fakta. De bevisade att solen är en stjärna och att alla planeter i dess system kretsar runt den. Det är den ljusaste och största stjärnan i förhållande till planeterna, som är närmast den blå planeten.

Så varför skiner solen på dagen och inte på natten, och om det är en stjärna, varför ser vi den då inte på natthimlen. Svaren på dessa frågor är mycket enkla. Planeten kretsar inte bara runt solen, den vänder varv runt sin egen axel. Morgon eller natt kommer, beroende på vilken sida den är vänd mot ljuskällan. Dess stigning beror på jordens rotation.

Vår morgon kommer och dagen börjar när solen visar sig bakom horisontlinjen. Under dagen kan vi inte observera nattstjärnorna på himlen, detta beror på att solens strålar sprids och överskuggar deras bleknade flimmer.

Varför skiner solen starkt

För en person kommer temat för kosmos, himlakroppar, universum, alltid att förbli inte helt förstått. Den fängslar med sin dunkelhet, mysteriet med mer än ett årtusende. Forskare från olika tidsperioder försökte reda ut mysteriet med dag och natt. De kom på olika sätt att observera kroppars rörelser på himlen, skapade observatorier och ett teleskop och erövrade rymden. Alla ovanstående åtgärder hjälpte inte en person att komma närmare livets huvudkälla. Månens yta har studerats, men det går inte att flyga upp till solen.

Inte bara gynnsamt väder, gott humör, utan i allmänhet beror allt liv för levande organismer på soliga dagar. Det är bevisat att solen är gasformig. Detta bevisas av temperaturen inuti kärnan. Dess yta är täckt med hög temperatur, på grund av vilken olika transformationsreaktioner inträffar. Termonukleära reaktioner kräver en stor mängd energi.

Därför ser vi en liten cirkel på dagshimlen som värmer allt runt omkring och ger liv. Hittills är inte en enda metall, inte ett enda ämne, inte ett enda ämne känt för världen som kan tolerera temperaturer på flera tusen Celsius.

Ingen vet hur länge det kommer att vara, det lyser, modern teknik tyder på att vätereserver ska räcka i flera miljarder år, ingen vet säkert. I förbränningsprocessen expanderar inte bara fysiska utan kemiska ämnen. Vetenskapens sinnen lade fram en version när reserverna av väte och helium börjar ta slut, kärnan kommer att krympa, ytan kommer att expandera, en explosion kommer att inträffa, en ljus stjärna kommer att dö och förvandlas till dimma. Den vitala aktiviteten för allt levande kommer att upphöra.

Det beräknas att i genomsnitt mängden strålning som kommer från varje kvadratmeter av solytan är 62 tusen kilowatt, vilket är ungefär lika med kraften i Volkhovskaya vattenkraftverk. Strålningskraften från hela solen motsvarar arbetet med 5 miljarder miljarder (5 10 18) sådana kraftverk!

Låt oss ge en siffra till: varje kvadratmeter av solytan avger så mycket ljus som 5 miljoner 100-watts glödlampor skulle kunna ge den ... Så outtröttligt "fungerar" vår strålande belysning inte i århundraden eller ens årtusenden, utan för miljarder år!

Vad händer på solen? Var hämtar den kontinuerligt en verkligt kolossal mängd energi?

År 1920 föreslog den framstående engelske astronomen Arthur Eddington (1882-1944) först att termonukleär fusion kunde vara källan till solenergi. Därefter utvecklade andra forskare denna idé. Enligt moderna begrepp äger kärnreaktioner rum i solens djup och liknande stjärnor, det vill säga processer under vilka inte kemiska föreningar bildas, utan kärnorna av nya kemiska grundämnen. Och nu, i armaturens heta tarmar, där temperaturen kan nå 15 miljoner grader, närmar sig kärnorna av väteatomer - protoner, som övervinner kraften av ömsesidig avstötning, och närmar sig varandra och "sammansmälter", bildar heliumkärnor. Denna process att omvandla väte till helium består av en kedja av tre på varandra följande kärnväxelverkan, som kallas proton-proton cykel, som ett resultat av vilket en heliumkärna bildas av fyra vätekärnor. Men massan av en heliumkärna är något mindre än massan av fyra protoner. Så vid syntesen av 1 g väte är "massdefekten" 7 mg. Att veta detta och använda det upptäcktes av Albert Einstein (1879-1955) lagen om förhållandet mellan massa och energi, vi kan räkna ut att endast när man "bränner" 1 g väte så frigörs 150 miljarder kalorier! I en termonukleär solpanna ska 564 miljoner ton väte "brännas" varje sekund, det vill säga förvandlas till 560 miljoner ton helium. Och om hälften av de återstående vätereserverna på solen gick till termonukleär fusion, då skulle solen skina och värma jorden med obönhörlig kraft i ytterligare 30 miljarder år. Detta innebär att den termonukleära processen kan vara den outtömliga källan till solenergi, som så länge inte kunde etableras.

Termonukleära reaktioner pågår endast vid temperaturer över 10 miljoner grader. En så hög temperatur kan bara dominera i den mest "centrala" delen av solen med en radie lika med ungefär en fjärdedel av solens. Energin i denna självkontrollerade termonukleära reaktor frigörs i form av hårda gammastrålar.

"Läckaget" av strålning från solens centrum till ytan är extremt långsamt. I det här fallet, i processen för energiöverföring från lager till lager, krossas gammakvanta. Först förvandlas de till röntgenkvanta, sedan till ultraviolett... Det kommer att ta cirka 10 miljoner år innan gammakvantan som föds i stjärnans tarmar kommer ut ur den som fotoner av synligt ljus. Således genererades ljuset som sänds ut av solen idag i slutet av tertiärperioden, det vill säga långt innan typen av modern människa dök upp på jorden.

Men den optiska (synliga) strålningen från solen reflekterar inte den fysiska essensen av fenomenen som uppstår i stjärnans djup. Och i så fall är termonukleär solfusion bara en hypotes som måste bevisas.

är en ganska vanlig stjärna i Vintergatan – inte den ljusaste, inte den största och bara 4,5 miljarder år gammal. Hittills är solen den enda stjärnan vi känner till vars ljus och värme stödjer liv på den enda beboeliga planet vi känner till. Lyckligtvis för oss sken solen fortfarande vid den tidpunkt då de första människorna dök upp för flera hundra tusen år sedan. Men hur kan solen ha så mycket bränsle? Varför har den inte slocknat än, som ett ljus eller en eld? Och när kommer vår stjärna äntligen att brinna ut?

Varför skiner solen?

Denna fråga togs upp av forskare redan på 1800-talet. Vid den tiden visste forskarna bara två sätt som solen kunde generera energi: antingen skapade den värme och ljus som ett resultat av gravitationssammandragning - den drog sig samman mot centrum och utstrålade energi (i form av värme som vi känner på), så med tiden skulle det minska. Eller solen bokstavligen brann som kol i en ugn - resultatet av en kemisk reaktion som är bekant för oss alla, och som inträffar när vi eldar. Med utgångspunkt i det faktum att någon av ovanstående hypoteser kunde stödja förklaringen av solens funktion, beräknade forskare från dessa år exakt hur länge vår ljuskälla kunde existera om en motsvarande process ägde rum på den. Men inget av resultaten stämde överens med den siffra som forskarna visste om åldern – 4,5 miljarder år. Om solen hade krympt eller bränt, skulle den ha varit slut på bränsle långt innan vi gick in på den evolutionära scenen. Det blev uppenbart att något annat hände på solen.

Einsteins ekvation

Decennier senare, beväpnad med Enschneins berömda ekvation E = mc2, som förutspådde att vilken massa som helst måste ha en motsvarande mängd energi, föreslog brittiska astronomer på 1920-talet att solen faktiskt omvandlade sin massa till energi. Men istället för en ugn som förvandlar trä och kol till aska och svärtat kol (som strålar ut ljus och värme), ser solens mitt mer ut som ett gigantiskt kärnkraftverk.

Fusion Fuel of the Sun

Solen innehåller en enorm mängd väteatomer. Vanligtvis innehåller en neutral väteatom en positivt laddad proton och en negativt laddad elektron som kretsar runt den. När den atomen möter en annan väteatom stöter deras respektive yttre elektroner bort varandra magnetiskt. Detta förhindrar att en av protonerna möter varandra. Men solens kärna är så varm och under sådant tryck att atomerna rör sig med stor kinetisk energi, vilket gör att de kan övervinna kraften som binder deras struktur, och elektronerna börjar separera från sina protoner. Detta innebär att protoner som normalt finns inuti kärnan i en väteatom kan vidröra varandra och kombineras till kärnor av andra grundämnen i en process som kallas termonukleär fusion. Denna reaktion sker med frigörandet av en enorm mängd energi.
Precis som inne i en kärnreaktor kraschar atomerna inuti solens kärna in i varandra varje sekund. Som ett resultat av sådana kollisioner är det som oftast händer att fyra väteprotoner smälter samman för att skapa en heliumatom. Som ett resultat av denna fusion "försvinner en del av massan av dessa fyra mikroskopiska protoner", eftersom heliumatomen väger mindre än totalt fyra protoner. Men eftersom universum behåller materia kan den inte bara försvinna för alltid, denna massa omvandlas till en otrolig mängd energi – varje sekund strålar solen 3,9 × 10 till 26 watts effekt. (Detta är en så enorm mängd energi att det ärligt talat inte finns någon analogi med markprocesser. Kanske kan detta antal uppskattas enligt följande: detta antal watt är mycket mer än all elektricitet som hela världen kommer att spendera vid nuvarande takt på mer än några hundra tusen århundraden).

Hur länge kommer solen att brinna?

Effektiviteten av en fusionsreaktion är huvudorsaken till att solen ständigt utstrålar värme – energin som frigörs genom att omvandla bara ett kilo väte till helium motsvarar den som frigörs vid förbränning av 20 000 ton kol. Eftersom solen är ganska massiv och relativt ung, tror man att den bara har använt ungefär hälften av sitt bränsle - väte.
Så småningom kommer solens kärna att omvandla allt väte till helium, och stjärnan kommer att dö. Men oroa dig inte. Detta kommer inte att hända på cirka 5 miljarder år.

Om du hittar ett fel, markera en text och klicka Ctrl+Enter.