Внутрішня будова Сонця

Внутрішня будова Сонця Наше Сонце – це величезний сяючий газова куля, всередині якого протікають складні процеси і в результаті безперервно виділяється енергія. Внутрішній об’єм Сонця можна розділити на кілька областей; речовина в них відрізняється за своїми властивостями, і енергія розповсюджується за допомогою різних фізичних механізмів. Познайомимося з ними, починаючи з самого центру.

У центральній частині Сонця знаходиться джерело його енергії, або, кажучи образною мовою, та “піч”, яка нагріває його і не дає йому охолонути. Ця область називається ядром. Під вагою зовнішніх шарів речовина всередині Сонця стисло, причому чим глибше, тим сильніше. Щільність його збільшується до центру разом із зростанням тиску і температури. У ядрі, де температура сягає 15 млн. Кельвінів, відбувається виділення енергії. Ця енергія виділяється в результаті злиття атомів легких хімічних елементів в атоми більш важких. Реакції, що протікають в надрах Сонця, ми розглянемо пізніше більш докладно. Ядро має радіус не більше чверті загального радіусу Сонця. Проте в його обсязі зосереджена половина сонячної маси і виділяється практично вся енергія, яка підтримує світіння Сонця. Але енергія гарячого ядра повинна якось виходити назовні, до поверхні Сонця. Існують різні способи передачі енергії в залежності від фізичних умов середовища, а саме: променистий перенесення, конвекція і теплопровідність. Необхідно відзначити, що теплопровідність не грає великої ролі в енергетичних процесах на Сонце і зірках, тоді як променистий і конвективний переноси дуже важливі і мають першорядне значення. Відразу навколо ядра починається зона променистої передачі енергії, де вона поширюється через поглинання і випромінювання речовиною порцій світла – квантів. Щільність, температура і тиск зменшуються в міру віддалення від ядра, і в цьому ж напрямку йде потік енергії.

В цілому процес цей вкрай “повільний”. Щоб кванта дістатися від центру Сонця до фотосфери, необхідні мільйони років: адже, переізлучаясь, кванти весь час змінюють напрямок, майже настільки ж часто хаотично рухаючись назад, як і вперед. Але коли вони зрештою виберуться назовні, це будуть вже зовсім інші кванти. Що ж з ними сталося? У центрі Сонця народжуються гамма-кванти. Їх енергія в мільйони разів більше, ніж енергія квантів видимого світла, а довжина хвилі дуже мала. По дорозі кванти перетерплюють дивовижні перевтілення. Окремий квант спочатку поглинається якимось атомом, але тут же знову переизлучается; найчастіше при цьому виникає не один колишній квант, а два або навіть декілька. За законом збереження енергії їх загальна енергія зберігається, а тому енергія кожного з них зменшується. Так виникають кванти все менших і менших енергій. Потужні гамма-кванти як би дробляться на менш енергійні кванти – спочатку рентгенівських, потім ультрафіолетових і нарешті видимих ​​і інфрачервоних променів. У підсумку найбільшу кількість енергії Сонце випромінює в видимому світлі. Процеси адсорбції та повторного випромінювання квантів настільки інтенсивні, що виділяється у вигляді гамма-випромінювання енергії, для того щоб вирватися на поверхню, потрібні мільйони років, тобто доходить до нас сьогодні світло Сонця народився від жару, що виник в його надрах мільйони років тому! Це означає, що кванту потрібно дуже багато часу, щоб просочитися через щільне сонячне речовина назовні. Так що, якби “піч” усередині Сонця раптом згасла, то ми б дізналися про це лише мільйони років по тому.
У ході процесів зіткнення гамма-фотони втрачають енергію.

В деякій точці їх енергія, спочатку дуже висока, стає дорівнює термічної енергії сонячної матерії. З цього моменту домінуючим стає процес конвекції. На відміну від зони радіаційного переносу, де енергія переноситься гамма-променями, в конвективної зоні випромінювання і матерія мають однакову температуру, і більшу частину енергії тут переносить матерія.
На своєму шляху через внутрішні сонячні шари потік енергії зустрічає таку область, де непрозорість газу сильно зростає. Це конвективна зона Сонця. Тут енергія передається вже не випромінюванням, а конвекцією. Що таке конвекція? Це ні що інше, як перемішування, в даному випадку, аналог перемішування рідини при кипінні. Так само, як рідина, може поводитися і газ. Ось класичний приклад спостереження конвекції газів: в жаркий день, коли земля нагріта променями Сонця, на тлі віддалених предметів добре помітні піднімаються цівки гарячого повітря. Їх легко спостерігати і над полум’ям газового пальника, і над розпеченій конфоркою плити. Те ж саме відбувається і на Сонці в області конвекції. Величезні потоки гарячого газу піднімаються вгору, де віддають своє тепло навколишньому середовищу, а охолоджений сонячний газ опускається вниз. Схоже, що сонячне речовина кипить і перемішується, як в’язка крупінчатая маса на вогні. Конвективна зона починається приблизно на відстані 0,7 радіуса від центру і простягається практично до самої видимої поверхні Сонця (фотосфери), де перенесення основного потоку енергії знову стає променистим. Верхня межа конвективної зони виглядає у вигляді дрібних гранул, видозмінюються протягом декількох хвилин, так званих рисових зерен, видимих ​​на сонячній поверхні навіть через телескоп з досить скромними можливостями. Однак за інерцією сюди все ж проникають гарячі потоки з глибших, конвективних шарів. Добре відома спостерігачам картина грануляції на поверхні Сонця є видимим проявом конвекції.

Посилання на основну публікацію