Κοιτάζοντας το αστέρι, το οποίο έχει θερμαίνει και φωτίσει τον πλανήτη μας για δισεκατομμύρια χρόνια, λίγοι από εμάς συνειδητοποιούμε ότι έχουμε έναν εργαστηριακό φυσικό θερμοπυρηνικό αντιδραστήρα. Μια τέτοια τρομερή και τρομακτική σύγκριση συνδέεται με τη φύση του Ήλιου, που από την προέλευση και τη σύνθεση του είναι ένα τυπικό αστέρι του γαλαξία μας. Παρά το γεγονός ότι οι διαδικασίες που συμβαίνουν στον Ήλιο, δεν μπορούν να ονομαστούν life-giving, αυτό το αστέρι μας φέρνει ζωή.
Τι είναι ο ήλιος;
Γιατί είναι ο Ήλιος, ένα αστέρι που μοιάζει με δισεκατομμύρια άλλους στο γαλαξία του Γαλαξία, που ενδιαφέρεται τόσο για τους αστροφυσικούς και τους πυρηνικούς επιστήμονες; Το γεγονός είναι ότι αυτό είναι το πλησιέστερο αστέρι για μας, χάρη στο οποίο μπορούμε να κατανοήσουμε την ουσία των διαδικασιών που μαστίζουν στο Σύμπαν από τη στιγμή της γέννησής του. Αφού μελετήσαμε τον Ήλιο, θα καταλάβουμε τι είναι τα αστέρια, πώς ζουν και πώς τελειώνει αυτό το λαμπερό θέαμα. Άλλα αστέρια, λόγω της σημαντικής απόστασης από το ηλιακό μας σύστημα, δεν μπορούν να μας δείξουν τις ιδιαιτερότητες της εμφάνισής τους.
Το αστέρι μας είναι το κεντρικό αντικείμενο του ηλιακού συστήματος, γύρω από το οποίο περιστρέφονται σε τροχιές οκτώ πλανήτες, πλανήτες αστεροειδών και νάνων, κομήτες και άλλα διαστημικά αντικείμενα. Ο ήλιος ανήκει στα αστέρια της κατηγορίας G σύμφωνα με την ταξινόμηση του Χάρβαρντ. Σύμφωνα με την ταξινόμηση του Angelo Secchi, ο Ήλιος, όπως και ο Arcturus και ο Capella, είναι ένας κίτρινος νάνος της τάξης ΙΙ. Σε αντίθεση με άλλα αστέρια, που βρίσκονται σε δεκάδες, εκατοντάδες έτη φωτός από τον πλανήτη μας, το αστέρι μας βρίσκεται σχεδόν δίπλα. Η Γη χωρίζεται από τον Ήλιο 150 εκατομμύρια χιλιόμετρα - μια αμελητέα απόσταση σε σύγκριση με τις τεράστιες αποστάσεις που επικρατούν στο σύμπαν.
Το πιο κοντινό αστέρι στον Ήλιο, το Proxima Centauri, το κόκκινο αστέρι νάνος, απέχει 4 έτη φωτός μακριά. Είμαστε μακριά από τα νεφελώματα και τις συστάδες αστέρων, που είναι οι πιο ταραχώδεις περιοχές του γαλαξία. Μια τέτοια διάταξη παρέχει ήσυχη κίνηση του Ήλιου στην τροχιά του για 14 δισεκατομμύρια χρόνια, από τη στιγμή που σχηματίστηκε ο γαλαξίας Γαλαξία και το σύμπαν μας. Η ταχύτητα του αστέρα σε τροχιά γύρω από το γαλαξιακό κέντρο είναι 200 χλμ. Ανά δευτερόλεπτο.
Σύμφωνα με τα πρότυπα της γης, 150 εκατομμύρια χιλιόμετρα είναι μεγάλη απόσταση. Ωστόσο, ακόμη και σε τέτοια απόσταση, αισθανόμαστε πλήρως τη θερμότητα που ακτινοβολεί από τον ήλιο. Το φως του αστεριού μας έρχεται για 8 δευτερόλεπτα και συνεχίζει να θερμαίνει και να φωτίζει τον πλανήτη μας. Είναι το μέγεθος του άστρου μας. Παρά το γεγονός ότι το αστέρι μας ανήκει σε κανονικά αστέρια με μέση μάζα, η μάζα του υπερβαίνει τις 700 φορές τη μάζα όλων των ουράνιων σωμάτων του ηλιακού συστήματος. Το μέγεθος του ηλιακού δίσκου σήμερα ορίζεται και ανέρχεται σε 1 εκατομμύριο 392 χιλιάδες 20 χιλιόμετρα. Αυτό είναι 109 φορές η διάμετρος της Γης.
Η προέλευση του ήλιου, η ζωή και ο θάνατός του
Το αστέρι μας γεννήθηκε μαζί με άλλα αστέρια περισσότερο από 4-5 δισεκατομμύρια χρόνια πριν. Το σύννεφο αερίου, το οποίο σχηματίστηκε ως αποτέλεσμα των κοσμικών κατακλυσμών τεράστιας κλίμακας, έγινε το σπίτι γεννήσεων για τον Ήλιο. Σύμφωνα με μια εκδοχή, τα σύννεφα του φυσικού αερίου εμφανίστηκαν ως αποτέλεσμα της Μεγάλης Έκρηξης, που συγκλόνισε χώρο. Όσον αφορά τη σύνθεσή του, τα σύννεφα αερίου και σκόνης αποτελούνταν από 99% άτομα υδρογόνου. Μόνο το 1% προέρχεται από άτομα ηλίου και άλλα στοιχεία. Το σύνολο των στοιχείων υπό τη δράση των βαρυτικών δυνάμεων έλαβε την απαραίτητη ώθηση και άρχισε να συμπιέζεται σφιχτά σε μία ουσία.
Όσο πιο γρήγορα αυξήθηκε η μάζα, τόσο πιο γρήγορα έγινε η ταχύτητα περιστροφής. Τα άτομα συνδυάστηκαν για να σχηματίσουν μεγάλες ενώσεις, σχηματίζοντας μοριακό υδρογόνο και ήλιο. Ως αποτέλεσμα των φυσικών διεργασιών και της ταχείας περιστροφής σχηματίστηκε σφαιρικός σχηματισμός στο κέντρο του νέφους. Εμφανίστηκε πρωτοστάτης - η παλαιότερη μορφή, η οποία προηγείται του μεταγενέστερου σχηματισμού ενός πλήρους αστεριού. Η αρχική ποσότητα κοσμικού αερίου ξεπέρασε το σημερινό μέγεθος του ηλιακού μας συστήματος. Στο μέλλον, υπό την επίδραση των βαρυτικών δυνάμεων, η αστρική ύλη άρχισε να συρρικνώνεται σφιχτά, αυξάνοντας τη μάζα του μελλοντικού αστέρα.
Μαζί με τη μείωση του μεγέθους του πρωτοστάθρου, η πίεση μέσα στην αστρική ουσία αυξήθηκε. Αυτό με τη σειρά του οδήγησε σε μια ταχεία αύξηση της θερμοκρασίας στο εσωτερικό του σχηματισμού αερίου. Υψηλή πυκνότητα και θερμοκρασία 100 εκατομμυρίων. Ο Kelvin ξεκίνησε τη διαδικασία της θερμοπυρηνικής σύντηξης του υδρογόνου.
Η θερμοπυρηνική αντίδραση παράγει μια τεράστια ποσότητα θερμικής και φωτεινής ενέργειας, η οποία εξαπλώνεται από τις εσωτερικές περιοχές του Ήλιου στην επιφάνεια της. Κάθε δευτερόλεπτο από την επιφάνεια της, περισσότερα από 4 εκατομμύρια τόνους εξατμίζονται σε ανοιχτό χώρο. Δεδομένου ότι το αστέρι μας βρίσκεται εδώ και περισσότερο από ένα δισεκατομμύριο χρόνια και συνεχίζει να λάμπει χωρίς ορατές και σημαντικές αλλαγές, μπορούμε να συμπεράνουμε ότι τα αποθέματα υδρογόνου του Ήλιου μας είναι τεράστια. Όταν το αποθεματικό αυτό εξαντληθεί, μένει μόνο να μαντέψει κανείς, κάνοντας μαθηματικούς υπολογισμούς. Κρίνοντας από τους υπολογισμούς των επιστημόνων, ο Ήλιος θα ζεσταθεί και θα λάμψει δώδεκα δισεκατομμύρια χρόνια, μέχρι να εξαντληθούν τα αποθέματα θερμοπυρηνικών καυσίμων.
Καθώς η ένταση των θερμοπυρηνικών διεργασιών πεθαίνει, ξεκινά η τελική φάση της ζωής του αστεριού. Η πυκνότητα του αστεριού θα μειωθεί, αλλά το μέγεθός του θα αυξηθεί σημαντικά. Αντί ενός κίτρινου νάνου, ο Ήλιος θα γίνει ένας Κόκκινος Γίγαντας. Έχοντας φθάσει σε αυτό το στάδιο, το αστέρι μας θα αφήσει την κύρια ακολουθία και θα αναμείνει ήρεμα τον θάνατό του. Η ανθρωπότητα δεν μπορεί να περιμένει τον τελικό του δράματος, αφού ο γιγαντιαίος Κόκκινος Ήλιος θα καταστρέψει με τη φωτιά του σχεδόν όλη τη ζωή του πλανήτη μας. Η επιφάνεια ενός τεράστιου κόκκινου δίσκου μπορεί να θερμανθεί σε θερμοκρασία 5800 Κ. Η ακτίνα του Ήλιου θα γίνει 250 φορές μεγαλύτερη από τις τρέχουσες τιμές.
Σταδιακά, η θερμοκρασία επιφάνειας θα μειωθεί και το αστέρι θα αυξηθεί σε μέγεθος. Η φωτεινότητα του θα αυξηθεί επίσης αισθητά, κατά 2.700 φορές την τρέχουσα φωτεινότητα. Οι πρώτοι που εξαφανίζονται είναι ο Υδράργυρος και η Αφροδίτη. Ο πλανήτης Γη αναπόφευκτα σε δεκάδες δισεκατομμύρια χρόνια θα πάψει να υπάρχει. Η ατμόσφαιρα του πλανήτη θα εξαφανιστεί υπό την επίδραση του ηλιακού ανέμου, το νερό θα εξατμιστεί και η επιφάνεια του πλανήτη θα μετατραπεί σε μπλοκ θερμής πέτρας.
Σε αυτή τη φάση, το αστέρι μας θα παραμείνει για αρκετά δεκάδες εκατομμύρια χρόνια. Αφού η θερμοκρασία στο κέντρο του ηλιακού πυρήνα φτάσει τα 100 εκατομμύρια Kelvin, θα ξεκινήσει η διαδικασία καύσης ηλίου και άνθρακα. Ένας νέος κύκλος αλυσιδωτών αντιδράσεων τελικά εξαντλεί τον ήλιο. Η πολύ μειωμένη μάζα του αστεριού δεν θα είναι σε θέση να συγκρατήσει το εξωτερικό κέλυφος, το οποίο θα διαχέει τις πνευμονικές θερμοπυρηνικές διεργασίες στο διάστημα. Στη θέση ενός κόκκινου γίγαντα, σχηματίζεται ένα πλανητικό νεφέλωμα, στο κέντρο του οποίου θα παραμείνει ο πυρήνας του πρώην αστέρα, ένας λευκός νάνος. Με άλλα λόγια, σε δεκάδες δισεκατομμύρια χρόνια, το φιλόξενο αστέρι μας θα μετατραπεί σε ένα μικρό πυκνό και ζεστό αντικείμενο του μεγέθους του πλανήτη μας. Σε αυτή την κατάσταση, το αστέρι θα παραμείνει για πολύ καιρό, σιγά-σιγά πεθαίνει και τρελαίνει.
Δομή και δομή του ήλιου
Η εγγύτητα του Ήλιου σας επιτρέπει να πάρετε μια ιδέα της δομής και της δομής του, να λάβετε πληροφορίες για το πώς λειτουργεί αυτός ο φυσικός αντιδραστήρας σύντηξης και ποιες διεργασίες λαμβάνουν χώρα σε αυτό. Θα είναι ενδιαφέρον να αποσυναρμολογήσετε τη δομή, η οποία αποτελείται από τα ακόλουθα στοιχεία:
- πυρήνα.
- ακτινοβολούμενη ενεργειακή ζώνη.
- συγκολλητική ζώνη.
- tachocline
Στη συνέχεια, ξεκινήστε τα στρώματα της ηλιακής ατμόσφαιρας:
- photosphere;
- χρωμόσφαιρα.
- προβολές.
Το αστέρι δεν είναι ένα στερεό, λόγω του γεγονότος ότι έχουμε να κάνουμε με ένα θερμό αέριο, συμπαγές συμπιεσμένο σε μια σφαιρική περιοχή. Σε τέτοιες θερμοκρασίες, η ύπαρξη οποιασδήποτε ουσίας σε στερεή μορφή είναι φυσικά αδύνατη. Το έντονο φως και η θερμότητα που εκπέμπεται από τον ήλιο είναι το αποτέλεσμα των ίδιων διαδικασιών που αντιμετώπισε κάποιος όταν δημιούργησε μια ατομική βόμβα. Δηλαδή η ύλη υπό την επίδραση της τεράστιας πίεσης και οι υψηλές θερμοκρασίες μετατρέπονται σε ενέργεια. Το κύριο καύσιμο είναι το υδρογόνο, το οποίο στον Ήλιο είναι 73,5-75%, οπότε η κύρια πηγή θερμότητας είναι η διαδικασία της θερμοπυρηνικής σύντηξης υδρογόνου, συγκεντρωμένη κυρίως στον πυρήνα, το κεντρικό τμήμα του αστέρα.
Ο ηλιακός πυρήνας είναι περίπου 0,2 ηλιακής ακτίνας. Εδώ πηγαίνουν οι κύριες διαδικασίες, εξαιτίας των οποίων ο Ήλιος ζει και προμηθεύει τον περιβάλλοντα χώρο με φωτεινή και κινητική ενέργεια. Η διαδικασία της μεταφοράς ακτινοβολούμενης ενέργειας από το κέντρο του αστέρα στα ανώτερα στρώματα πραγματοποιείται στη ζώνη ακτινοβολίας μεταφοράς. Εδώ, τα φωτόνια που επιδιώκουν τον πυρήνα στην επιφάνεια αναμειγνύονται με σωματίδια ιονισμένου αερίου (πλάσμα). Εξαιτίας αυτού, ανταλλάσσεται ενέργεια. Σε αυτό το μέρος της ηλιακής γης υπάρχει μια ειδική ζώνη - η ταχοκλίνη, που είναι υπεύθυνη για το σχηματισμό του μαγνητικού πεδίου του άστρου μας.
Στη συνέχεια αρχίζει η πιο μεγάλη περιοχή του Ήλιου - η ζώνη μεταφοράς. Αυτή η περιοχή είναι σχεδόν τα 2/3 της ηλιακής διαμέτρου. Μόνο η ακτίνα της μεταφορικής ζώνης είναι σχεδόν ίση με τη διάμετρο του πλανήτη μας - 140 χιλιάδες χιλιόμετρα. Η μεταφορά είναι μια διαδικασία κατά την οποία ένα πυκνό και θερμό αέριο κατανέμεται ομοιόμορφα σε όλο τον εσωτερικό όγκο ενός αστέρα προς την επιφάνεια, αποδίδοντας θερμότητα στα επόμενα στρώματα. Αυτή η διαδικασία συμβαίνει συνεχώς και μπορεί να παρατηρηθεί παρατηρώντας την επιφάνεια του Ήλιου με ένα ισχυρό τηλεσκόπιο.
Στα όρια της εσωτερικής δομής και της ατμόσφαιρας του αστεριού είναι η φωσφαίρια - ένα λεπτό, μόνο βαθύ κέλυφος 400 χιλιομέτρων. Αυτό βλέπουμε στις παρατηρήσεις μας για τον ήλιο. Η φωτοσφαίρα αποτελείται από κόκκους και είναι ετερογενής στη δομή της. Τα σκοτεινά σημεία αντικαθίστανται από φωτεινές περιοχές. Αυτή η ετερογένεια συνδέεται με διαφορετικές περιόδους ψύξης της επιφάνειας του ήλιου. Όσο για το αόρατο μέρος του φάσματος της επιφάνειας του φωτιστικού μας, στην περίπτωση αυτή έχουμε να κάνουμε με τη χρωμοσφαίρια. Αυτό είναι ένα πυκνό στρώμα της ατμόσφαιρας της ηλιακής ακτινοβολίας και μπορεί να παρατηρηθεί μόνο κατά τη διάρκεια μιας ηλιακής έκλειψης.
Τα πιο ενδιαφέροντα ηλιακά αντικείμενα για παρατήρηση είναι οι προβολές, οι οποίες μοιάζουν με μακρές ίνες, και η ηλιακή κορώνα. Αυτοί οι σχηματισμοί είναι γιγάντιες εκπομπές υδρογόνου. Υπάρχουν προεξέχοντες και κινείται κατά μήκος της επιφάνειας του Ήλιου με τεράστια ταχύτητα - 300 km / s. Η θερμοκρασία αυτών των βρόχων υπερβαίνει το σημάδι των 10.000 βαθμών. Το ηλιακό στέμμα είναι τα εξωτερικά στρώματα της ατμόσφαιρας, τα οποία είναι αρκετές φορές μεγαλύτερα από τη διάμετρο του ίδιου του αστεριού. Το ακριβές όριο της ηλιακής κορώνας δεν είναι. Τα ορατά σύνορά του είναι μόνο μέρος αυτής της σπουδαίας εκπαίδευσης.
Το τελικό στάδιο της ηλιακής δραστηριότητας είναι ο ηλιακός άνεμος. Αυτή η διαδικασία συνδέεται με τη φυσική εκροή της αστρικής ύλης μέσω των εξωτερικών στρωμάτων στον περιβάλλοντα χώρο. Ο ηλιακός άνεμος αποτελείται κυρίως από φορτισμένα στοιχειώδη σωματίδια - πρωτόνια και ηλεκτρόνια. Ανάλογα με τον κύκλο ηλιακής δραστηριότητας, η ταχύτητα του ηλιακού ανέμου μπορεί να κυμαίνεται από 300 χλμ. Ανά δευτερόλεπτο έως το σήμα των 1500 χλμ. / Δευτ. Αυτή η ουσία είναι κατανεμημένη σε όλο το ηλιακό σύστημα, επηρεάζοντας όλα τα ουράνια σώματα του κοντινού μας χώρου.
Άλλα αστέρια στην κύρια ακολουθία έχουν περίπου την ίδια δομή. Άλλα ουράνια σώματα που βλέπουμε στον νυχτερινό ουρανό μπορεί να έχουν διαφορετική δομή. Οι διαφορές μπορούν να συνίστανται μόνο στη μάζα του αστεριού, που στην περίπτωση αυτή είναι ένας βασικός παράγοντας για την αστρική δραστηριότητα.
Χαρακτηριστικά του αστεριού μας
Όπως όλα τα κανονικά αστέρια, από τα οποία η πλειοψηφία στο Σύμπαν, ο Ήλιος είναι το κύριο αντικείμενο του πλανητικού μας συστήματος. Η τεράστια μάζα του αστέρα και οι διαστάσεις του παρέχουν μια ισορροπία βαρυτικών δυνάμεων, παρέχοντας μια ομαλή μετακίνηση των ουράνιων σωμάτων γύρω από αυτό. Με την πρώτη ματιά, το αστέρι μας δεν είναι τίποτα ξεχωριστό. Ωστόσο, τα τελευταία χρόνια, έχουν γίνει πολλές ανακαλύψεις που επιτρέπουν την επιβεβαίωση της μοναδικότητας του ήλιου. Για παράδειγμα, ο Ήλιος παράγει μια τάξη μεγέθους λιγότερη ακτινοβολία στην υπεριώδη περιοχή από ό, τι άλλα αστέρια του ίδιου τύπου. Ένα άλλο χαρακτηριστικό είναι η κατάσταση του άστρου μας. Ο ήλιος ανήκει σε μεταβλητά αστέρια, αλλά σε αντίθεση με τις αδελφές του στο διάστημα, που ποικίλλουν σε ένταση και φωτεινότητα φωτός, το αστέρι μας συνεχίζει να λάμπει με ομοιόμορφο φως.
Επίσης, απελευθερώνει τεράστια ποσότητα ενέργειας, με μόνο το 48% αυτού του ποσού να είναι ορατό. Αόρατο στην υπέρυθρη ακτινοβολία του ανθρώπινου ματιού, αντιπροσωπεύει το 45% της ενέργειας του ήλιου. Από όλες τις τεράστιες ποσότητες ηλιακής ακτινοβολίας, ο πλανήτης μας λαμβάνει απολύτως ψίχουλα, περίπου μισό δισεκατομμυριοστό του μεριδίου, αλλά αυτό είναι αρκετό για να διατηρηθεί η ισορροπία των συνθηκών που δημιουργούνται στη Γη.
Συμπέρασμα
Εκτιμώντας τα στοιχεία για τον Ήλιο που έχουν ληφθεί μέχρι σήμερα, δεν μπορεί να ειπωθεί ότι γνωρίζουμε διεξοδικά τη φύση του άστρου μας. Όλες οι ιδέες για τη δομή και τη δομή του Ήλιου βασίζονται σε μαθηματικά και φυσικά μοντέλα που δημιουργούνται από τον άνθρωπο. Η ανάλυση των διεργασιών που συμβαίνουν μέσα στο αστέρι μας και στην επιφάνειά του μας επιτρέπει να βρούμε μια εξήγηση των διαδικασιών και των φαινομένων που συμβαίνουν στον πλανήτη μας. Ο ήλιος δεν είναι μόνο μια γεννήτρια ενέργειας που θερμαίνει τον πλανήτη μας, αλλά και την πιο ισχυρή πηγή εκπομπής ραδιοσυχνοτήτων και ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων που επηρεάζουν τη βιόσφαιρα της Γης. Οποιαδήποτε αλλαγή στη δραστηριότητα του Ήλιου αντικατοπτρίζει άμεσα την κατάσταση του κλίματος της Γης και την ευημερία μας.
