Līnija UMK B. A. Voroncovs-Veļiaminovs. Astronomija (11)

Astronomija

Dabas zinātne

Cik veca ir Saule? Vai Saule var atdzist?

"Kas notiks, ja Saule nodzisīs?" – jautājumu var uzdot vai nu bailīgā balsī, vai ziņkārīgā. "Cik veca ir Saule?" – ir arī viens no populārākajiem jautājumiem bērniem un pieaugušajiem.
Mūsu jaunajā rubrikā “Kāpēc” regulāri atbildēsim uz interesantākajiem!

Saules pase

Saule, Saules sistēmas centrālais ķermenis, ir tipisks zvaigžņu pārstāvis, visizplatītākie ķermeņi Visumā. Saules masa ir 2 * 10 līdz 30. jaudai kg. Tāpat kā daudzas citas zvaigznes, Saule ir milzīga bumba, kas sastāv no ūdeņraža-hēlija plazmas un atrodas līdzsvarā (vairāk par to tālāk).

Cik veca ir Saule?

Tas ir 4,6 miljardus gadu vecs. Diezgan daudz, vai ne? Ņemot vērā, ka dzīvība (posmkāji - mūsdienu kukaiņu senči) uz mūsu planētas parādījās apmēram pirms 570 miljoniem gadu. Vienkāršākie organismi daudz agrāk -apmēram pirms 3,5 miljardiem gadu

Vai Saule var iziet?

Nav jābaidās, ka Saule nodzisīs, jo vispirms tā uzliesmos ļoti, ļoti spēcīgi!
Zvaigznes (un jebkuras zvaigznes, kas atrodas līdzsvara stāvoklī starp spiedienu no iekšpuses un spiedienu no ārpuses) iekšpusē noteiktā brīdī uzliesmo jauns kodolsintēzes posms. Temperatūra kļūst tik augsta - spiediens palielinās tik ļoti, ka zvaigznes ārējie apvalki uzbriest. Zvaigzne mainīsies neatgriezeniski, pārvēršoties par milzīga izmēra sarkanu milzi. Mūsu Saule pārvērtīsies par tādu pašu milzi.
Vai Saule ir liela?

Saules diametrs ir gandrīz 1 400 000 km. Daudzi? Salīdziniet ar zemāk redzamo attēlu! Saulē var ietilpt miljoniem planētu, vienāds ar Zemi. 99,8% Saules sistēmas masas ir koncentrēti Saulē. Un no 0,2% no visa pārējā planētas ir izgatavotas (70% planētas masas nāk no Jupitera). Starp citu, Saule nemitīgi zaudē svaru: ik sekundi tā zaudē 4 miljonus tonnu savas masas – tās aizlido starojuma veidā, ik mirkli aptuveni 700 miljoni tonnu ūdeņraža pārvēršas par 696 tonnām hēlija.

Kad un kā mūsu Saule eksplodēs?

Pareizāk būtu teikt, ka tas pārvērtīsies par sarkano milzi. IN šobrīd Saule ir dzeltens punduris un vienkārši sadedzina ūdeņradi. Visu savas pastāvēšanas laiku – 5,7 miljardus gadu, kā jau teicām – Saule ir bijusi stabilā ūdeņraža degšanas režīmā. Un šī degviela viņam pietiks 5 miljardus gadu (vairāk nekā Zeme ir pastāvējusi kopš laika sākuma!)

Pēc tam, kad būs ieslēgti nākamie sintēzes posmi, Saule kļūs sarkana, palielināsies - līdz Zemes orbītai (!) - un absorbēs mūsu planētu. Un, jā, pirms tam viņš aprīs Venēru un Merkuru. Bet dzīvība uz Zemes beigsies pat pirms Saules pārveidošanas, jo pieaugošais spilgtums un temperatūras paaugstināšanās novedīs pie tā, ka mūsu okeāni iztvaiko miljards gadu pirms tam.

Cik karsta ir Saule?

Temperatūra uz Saules virsmas ir aptuveni 6 tūkstoši grādu pēc Celsija. Saules iekšienē, kur termonukleārās reakcijas notiek bez apstājas, temperatūra ir DAUDZ augstāka – tā sasniedz 20 miljonus grādu pēc Celsija.

Vai tas notiek ar visām zvaigznēm? Kā tad dzīve parādās?

Saule joprojām ir ļoti maza zvaigzne, un tāpēc tā var darboties uz ilgu laiku, nepārtraukti sadedzinot savu ūdeņradi. Lielās zvaigznes, ņemot vērā to milzīgo masu un nepieciešamību pastāvīgi pretoties gravitācijas saspiešanai (kas atrodas ārpusē), ļoti ātri izmanto savu spēcīgo pretspiedienu, lai iztērētu degvielu. Rezultātā to cikls tiek pabeigts nevis miljardos, kā Saule, bet gan miljonos gadu. Šī iemesla dēļ dzīvībai uz tuvējām planētām nav laika rasties.
Padoms topošajiem astronautiem: ja meklējat dzīvību uz planētām citās sistēmās, neizvēlieties masīvas zvaigznes, bet gan uzreiz koncentrējieties uz Saules klases zvaigzni (G klase - virsmas temperatūra 5000–6000 grādi. Krāsa dzeltena).

B. A. Voroncova-Veļiaminova, E. K. Struta mācību grāmata atbilst federālā valsts izglītības standarta prasībām un ir paredzēta astronomijas studijām pamata līmenis. Tas saglabā klasisko prezentācijas struktūru izglītojošs materiāls, tiek pievērsta liela uzmanība pašreizējais stāvoklis zinātne. Pēdējo desmitgažu laikā astronomija ir guvusi milzīgus panākumus. Mūsdienās tā ir viena no visstraujāk augošajām dabaszinātņu jomām. Jauni noteikti pētījumu dati debess ķermeņi no kosmosa kuģiem un mūsdienu lielie zemes un kosmosa teleskopi ir atraduši savu vietu mācību grāmatā.

Tiek pieņemts, ka Saules vecums ir vismaz vienāds ar Zemes vecumu. Ievērojami lielāks saules starojuma enerģijas avots ir kodolenerģija, nevis gravitācijas enerģija.  

Zemes ģeoloģiskais vecums tuvojas pieciem miljardiem gadu; Tas ir vai ir nedaudz lielāks par Saules vecumu, un galaktikas vecākās zvaigznes ir vairāk nekā 10 miljardus gadu vecas. Visuma vēsture kopumā ir 15 - 18 miljardi gadu, un pirms veidošanās mūsdienu planētas, zvaigznēm un galaktikām, visa tā viela acīmredzot bija gandrīz viendabīga vide. Daudzu gadu desmitu laikā uzkrātās zināšanas par debess ķermeņu uzbūvi un evolūciju, pēdējā pusgadsimta novērojumu atklājumiem un jo īpaši par Visuma izplešanās atklāšanu un izotropiskā kosmiskā mikroviļņu fona starojuma esamību tajā, tagad ļauj mums veidot noteiktu priekšstatu par kosmiskās vides īpašībām pirmszvaigžņu, pirmsgalaktikas laikmetā, par fiziski procesi, kas noveda pie novērojamo Visuma struktūru veidošanās no viendabīgas vielas. Tas ir mūsdienu kosmogonijas saturs.  

Tomsons izvirzīja hipotēzi, saskaņā ar kuru Saules starojumu atbalsta gravitācijas enerģija, kas izdalās tās saspiešanas laikā. Novērtējiet Saules vecumu / izmantojot šo hipotēzi, pieņemot, ka sākotnējā stāvoklī Saules matērija bija vienmērīgi sadalīta visā bezgalīgajā telpā un gala stāvoklī Saules vielas blīvums ir vienāds visā tās tilpumā. Saule.  

Mēs nezinām Saules evolūcijas vecumu pietiekami droši, jo mēs nezinām hēlija saturu tajā. Tiek uzskatīts, ka Saules evolūcijas vecums atrodas kaut kur aplūkotajā reģionā.  

Vērtība (1.2.33) labi saskan ar datiem par zvaigžņu un galaktiku vecumu (12 miljardi gadu), kas iegūti, pamatojoties uz pavisam citiem apsvērumiem. Tas atbilst arī Zemes ģeoloģiskajam vecumam (4 - 5 miljardi gadu), kas kalpo kā Saules vecuma apakšējā robeža.  

Tādējādi degviela, kas rada saules siltumu, ir ūdeņradis, un tās sadegšanas produkts ir hēlijs. Var viegli aprēķināt, ka ar pastāvīgu enerģijas izdalīšanos ūdeņradis Saulē ilgs aptuveni 1011 gadus. Saules vecums ir jāuzskata par aptuveni 5 miljardiem gadu. Līdz ar to tajā patērēta tikai aptuveni viena divdesmitā daļa no sākotnējās degvielas padeves.  

Nepārtrauktas līnijas parāda datus par putekļu daļiņām, kas sastāv no ugunsizturīgām vielām, punktētas līnijas - par putekļu daļiņām, kas sastāv no gaistošas ​​vielas. Salīdzinājumam bultiņas norāda Saules vecumu (labā bultiņa) un Galaktikas rotācijas periodu attālumā, kas atbilst Saules attālumam no galaktikas centra.  

Izdalītā enerģija šajā gadījumā izrādījās pārāk liela, un tāpēc pēc kāda laika notika sprādziens Supernovas formā, kura laikā izveidojās smagāko elementu kodoli; zvaigznes masa samazinājās matērijas izmešanas dēļ. Visu šo procesu varēja atkārtot atkārtoti, līdz centrālās masīvās zvaigznes masa nokritās zem kritiskās robežas. Šādas sistēmas mūžam vajadzētu būt aptuveni 5 miljardiem gadu, kas atbilst Saules vecumam un nodrošina pietiekamu laika intervālu, lai ķīmiskā, ģeoloģiskā un bioloģiskā evolūcija sasniegtu mūsdienu līmeni.  

Lapas: 1    

Cilvēce nevar iedomāties dzīvi bez spožākā mums redzamā gaismekļa. Kāpēc “nevar iedomāties dzīvi” bez saules gaismas mūsu planēta neapšaubāmi būtu vienkārši neapdzīvota? Patiešām, līdz šai dienai mūsu zvaigzne ir galvenais enerģijas avots uz Zemes.

Vairāk vai mazāk precīzi noteikt, cik veca ir Saule, bija iespējams salīdzinoši nesen, kad parādījās superjaudīgi datori. Neviens nevar droši norādīt zvaigznes vecumu, taču, pamatojoties uz datormodelēšanas datiem, pati zvaigzne ir aptuveni četrarpus miljardu gadu veca. Astrofiziķi uzskata, ka šis kosmiskajam ķermenim nebūt nav liels vecums. Tiek uzskatīts, ka zvaigznēm ir līdzīgas mūsu Saulei pēc veida un masas dzīves cikls desmit miljardus gadu, un, ja tā, tad mūsu planētu sistēmas centrs atrodas savas attīstības pīķa, gandrīz precīzi vidū.

Saules tālākais liktenis

Protams, nav jēgas skatīties tik tālu, bet tomēr interesanti, kas notiks, kad Saules dzīves cikls beigsies. Rūpīgiem astronomiem un astrofiziķiem šajā ziņā ir daži apsvērumi.

Mūsu laikā zvaigznes kodolā aktīvi notiek ūdeņraža pārvēršana hēlijā, izmantojot kodoltermiskās reakcijas. Katru sekundi aptuveni 4 miljoni tonnu dažādas vielasšo fizikālo un ķīmisko kataklizmu procesā tas pārvēršas starojošā enerģijā, kas patiesībā “baro” visas tuvumā esošās planētas, arī mūsu Zemi.

Termonukleāro reakciju procesi notiek tā, ka, samazinoties ūdeņraža daudzumam, Saules temperatūra visu laiku paaugstinās un tā spīd arvien spožāk. Tas mums, protams, ir nemanāms, taču zinātnieki saka, ka aptuveni miljarda gadu laikā zvaigzne, ko sauc par Sauli, sadegs vairāk nekā 10 reizes spožāk. Daži zinātnieki apgalvo, ka miljarda gadu laikā zemes dzīve pilnībā beigsies, izņemot varbūt in okeāna dziļumos un zem polārais ledus. Visbeidzot, visas dzīvības formas uz Zemes izzudīs aptuveni 8 miljardu gadu laikā – Saule pie 40C uz mūsu planētas virsmas kļūs spožāka, ūdens pilnībā iztvaikos un dzīvās matērijas eksistence kļūs neiespējama. Zeme pārvērtīsies par pašreizējās Veneras līdzību, un vēl pēc pāris miljardiem gadu to pilnībā absorbēs Saule, kas “uzpūtīs” 256 reizes.

Šīs ir tik skumjas ziņas. Atliek tikai cerēt, ka pēc miljarda gadu mūsu civilizācijas līmenis sasniegs tādus augstumus, ka cilvēce spēs tikt galā ar šo postu.

Mums tuvākā zvaigzne, protams, ir Saule. Attālums no Zemes līdz tai ir diezgan mazs pēc kosmiskajiem parametriem: no Saules līdz Zemei saules gaisma Tas aizņem tikai 8 minūtes.

Saule nav parasts dzeltenais punduris, kā tika uzskatīts iepriekš. Tas ir Saules sistēmas centrālais ķermenis, ap kuru griežas planētas, ar liels skaits smagie elementi. Šī ir zvaigzne, kas izveidojusies pēc vairākiem supernovas sprādzieniem, ap kuru izveidojās planētu sistēma. Sakarā ar atrašanās vietu tuvu ideāli apstākļi, dzīvība radās uz trešās planētas Zeme. Saulei jau ir pieci miljardi gadu. Bet izdomāsim, kāpēc tas spīd? Kāda ir Saules uzbūve un kādas ir tās īpašības? Kāda viņu sagaida nākotne? Cik lielu ietekmi tas atstāj uz Zemi un tās iedzīvotājiem? Saule ir zvaigzne, ap kuru riņķo visas 9 Saules sistēmas planētas, ieskaitot mūsējo. 1 a.u. (astronomiskā vienība) = 150 miljoni km - tāds pats ir vidējais attālums no Zemes līdz Saulei. Saules sistēmā ir deviņi lielākās planētas, aptuveni simts satelītu, daudzas komētas, desmitiem tūkstošu asteroīdu (mazo planētu), meteoroīdi un starpplanētu gāzes un putekļi. Tā visa centrā ir mūsu Saule.

Saule spīd jau miljoniem gadu, ko apliecina mūsdienu bioloģiskie pētījumi, kas iegūti no zilaļģu atliekām. Ja Saules virsmas temperatūra mainītos kaut par 10%, uz Zemes izmirtu visa dzīvība. Tāpēc ir labi, ka mūsu zvaigzne vienmērīgi izstaro cilvēces un citu Zemes radījumu uzplaukumam nepieciešamo enerģiju. Pasaules tautu reliģijās un mītos Saule vienmēr ir ieņēmusi galveno vietu. Gandrīz visām senatnes tautām Saule bija vissvarīgākā dievība: Helioss - seno grieķu vidū, Ra - seno ēģiptiešu Saules dievs un Jarilo starp slāviem. Saule atnesa siltumu, ražu, visi to cienīja, jo bez tās uz Zemes nebūtu dzīvības. Saules izmērs ir iespaidīgs. Piemēram, Saules masa ir 330 000 reižu lielāka par Zemes masu, un tās rādiuss ir 109 reizes lielāks. Bet mūsu zvaigznes blīvums ir mazs - 1,4 reizes lielāks par ūdens blīvumu. Plankumu kustību uz virsmas pamanījis pats Galileo Galilejs, tādējādi pierādot, ka Saule nestāv uz vietas, bet griežas.

Saules konvektīvā zona

Radioaktīvā zona ir aptuveni 2/3 no Saules iekšējā diametra, un rādiuss ir aptuveni 140 tūkstoši km. Attālinoties no centra, fotoni sadursmes ietekmē zaudē savu enerģiju. Šo parādību sauc par konvekcijas fenomenu. Tas atgādina procesu, kas notiek verdošā tējkannā: enerģija nāk no sildelements, daudz vairāk nekā daudzums, kas tiek noņemts vadīšanas ceļā. Karsts ūdens, kas atrodas tuvu ugunskuram, paceļas, un aukstākais nokrīt. Šo procesu sauc par konvenciju. Konvekcijas nozīme ir tāda, ka blīvāka gāze tiek sadalīta pa virsmu, atdziest un atkal nonāk centrā. Maisīšanas process Saules konvekcijas zonā tiek veikts nepārtraukti. Skatoties caur teleskopu uz Saules virsmu, var redzēt tās graudaino struktūru – granulācijas. Šķiet, ka tas ir izgatavots no granulām! Tas ir saistīts ar konvekciju, kas notiek zem fotosfēras.

Saules fotosfēra

Plāns slānis (400 km) - Saules fotosfēra, atrodas tieši aiz konvekcijas zonas un attēlo "īsto Saules virsmu", kas redzama no Zemes. Granulas fotosfērā pirmo reizi fotografēja francūzis Jansens 1885. gadā. Vidējais granulu izmērs ir 1000 km, tā pārvietojas ar ātrumu 1 km/s un pastāv aptuveni 15 minūtes. Tumši veidojumi fotosfērā novērojami ekvatoriālajā daļā, un tad tie nobīdās. Spēcīgi magnētiskie lauki ir šādu plankumu atšķirīga iezīme. A tumša krāsa tiek iegūts zemākas temperatūras dēļ attiecībā pret apkārtējo fotosfēru.

Saules hromosfēra

Saules hromosfēra (krāsainā sfēra) - blīvs slānis (10 000 km) saules atmosfēra, kas atrodas tieši aiz fotosfēras. Hromosfēru ir diezgan problemātiski novērot, jo tā atrodas tuvu fotosfērai. Vislabāk to var redzēt, kad Mēness pārklāj fotosfēru, t.i. saules aptumsumu laikā.

Saules izvirzījumi ir milzīgas ūdeņraža emisijas, kas atgādina garus gaismas pavedienus. Prominences paceļas milzīgos attālumos, sasniedzot Saules diametru (1,4 mm km), pārvietojas ar ātrumu aptuveni 300 km/sek, un temperatūra sasniedz 10 000 grādu.

Saules korona ir Saules atmosfēras ārējie un paplašinātie slāņi, kuru izcelsme ir virs hromosfēras. Saules vainaga garums ir ļoti garš un sasniedz vairāku saules diametru vērtības. Zinātnieki vēl nav saņēmuši skaidru atbildi uz jautājumu, ar ko īsti tas beidzas.

Saules vainaga sastāvs ir reta, ļoti jonizēta plazma. Tas satur smagos jonus, elektronus ar hēlija kodolu un protonus. Koronas temperatūra attiecībā pret Saules virsmu sasniedz no 1 līdz 2 miljoniem grādu K.

Saules vējš ir nepārtraukta vielas (plazmas) aizplūšana no saules atmosfēras ārējā apvalka. Tas sastāv no protoniem, atomu kodoliem un elektroniem. Saules vēja ātrums var svārstīties no 300 km/sek līdz 1500 km/sek, atbilstoši procesiem, kas notiek uz Saules. Saules vējš izplatās visā saules sistēma un, mijiedarbojoties ar magnētiskais lauks Zeme, zvani dažādas parādības, no kuriem viens ir ziemeļblāzma.

Saules raksturojums

Saules masa: 2∙1030 kg (332 946 Zemes masas)
Diametrs: 1 392 000 km
Rādiuss: 696 000 km
Vidējais blīvums: 1400 kg/m3
Ass slīpums: 7,25° (attiecībā pret ekliptikas plakni)
Virsmas temperatūra: 5780 K
Temperatūra Saules centrā: 15 miljoni grādu
Spektrālā klase: G2 V
Vidējais attālums no Zemes: 150 miljoni km
Vecums: 5 miljardi gadu
Rotācijas periods: 25 380 dienas
Spilgtums: 3,86∙1026 W
Šķietamais magnitūds: 26,75 m