*Заходя в класс, ученики удивленно посматривали в сторону мисс Вагнер, которая, мягко говоря, выглядела не очень. Черные круги моментально выдавали недосып, да и телескоп, который стоял возле окна, наталкивал на причину такого состояния.*- Доброе утро всем, кто не поленился сегодня прийти на очередную лекцию по астрономии. Рада видеть каждого из вас. Прошу простить меня за такой внешний вид. Два дня подряд такое небо чудесное было, что я не удержалась. Сегодня я начну лекцию с самого глупого вопроса, который мне доводилось слышать в своей жизни – сможем ли мы когда-нибудь высадиться на Солнце? Ответ – нет. И даже не потому, что ядро Солнца намного горячее, чем можно себе представить. Дело в том, что до него практически невозможно добраться через солнечную атмосферу. А даже если и доберемся, то ступить будет не на что.
- Может, вы помните, что
Солнце – это «желтый карлик» класса G. Его возраст составляет примерно 4,6 миллиарда лет, то есть если считать, что средняя продолжительность жизни звезд этого класса равна 10 миллиардам лет, то Солнце сейчас почти на половине своего жизненного пути. Нам также известно, что по сравнению с другими звездами, например, голубыми сверхгигантами, Солнце не такое уж огромное, горячее и яркое. Но, несмотря на это, температура и размеры Солнца потрясают воображение.
Масса Солнца приблизительно равна 2х10 в 27 степени (или 2 000 000 000 000 000 000 000 000 000) тонн, что составляет 99,85% от массы всей нашей Солнечной системы. Трудно, даже почти невозможно представить себе что-либо настолько массивное! Если на одну чашу гигантских весов положить Солнце, то на другую придется поместить 330 000 таких шариков, как наша Земля. Плотность Солнца в четыре раза меньше плотности Земли, поэтому размеры его просто огромны.
- К примеру, внутри Солнца уместились бы примерно 1,3 миллиона таких планет, как Земля. Поэтому Солнце не только очень тяжелое, но также очень огромное и «пушистое».
Солнце является источником света и тепла во всей нашей Солнечной системе. Оно испускает колоссальное
количество энергии, равное свету 4 триллионов триллионов электрических лампочек, а если быть точнее, то около 4х10 в 26 степени (либо 400 000 000 000 000 000 000 000 000) ватт.
*Один из учеников быстро поднял руку и задал волнующий его вопрос.* - А какая же температура на Солнце? Неимоверные цифры, наверное.
- Разные части Солнца имеют разную температуру. В отличие от твердых планет, между частями Солнца нет четко выраженных границ, и газообразные слои, перемешиваясь, плавно переходят друг в друга. Но для удобства астрономы подразделяют Солнце на три основные части. На видимой «поверхности», называемой фотосферой, температуры могут достигать 5500 градусов Цельсия. В расположенной под ней конвективной зоне становится жарче – около 2 миллионов градусов Цельсия. В зоне лучистого переноса температура поднимается еще выше, вплоть до 7 миллионов градусов Цельсия, а в самом центре Солнца, в солнечном ядре, где идут ядерные реакции, может достигать 15 миллионов градусов Цельсия и даже больше.
- Значит, прогуляться по Солнцу не получится, даже в самом жаропрочном скафандре? -
*Выкрикнула сидящая на первой парте гриффиндорка.* - Боюсь, что нет. Даже самые теплонепроницаемые костюмы (такие, в которых работают магловские вулканологи и пожарники) обеспечивают защиту от температур не выше 1000 градусов Цельсия. Поэтому как только мы высадимся на Солнце и окажемся в фотосфере, такой костюм тут же сгорит.
Хотя «высадиться» на Солнце в привычном смысле этого слова тоже не удастся. Дело в том, что
Солнце – это огромный шар, полностью состоящий из газа, в нем нет твердой поверхности, на которую можно было бы стать. Поэтому любая попытка ступить на Солнце окончилась бы провалом в прямом смысле этого слова.
Говоря о «поверхности» Солнца, я имею в виду слой, дающий большую часть видимого света и обеспечивающий шарообразную форму Солнца. Этот слой называется
фотосфера, что в переводе с древнегреческого означает «шар света».
Солнечная атмосфера простирается в космическом пространстве на 10 000 километров, в ней выделяют два слоя – хромосферу и корону. Эти слои состоят из газов малой плотности и поэтому обычно не видны. Они становятся видными лишь на короткое время: в период солнечных затмений. Все потому, что под атмосферой Солнца располагается намного более яркая фотосфера, которая её затмевает. Но при полном солнечном затмении, когда фотосфера на время закрывается Луной, хромосфера и корона образуют вокруг Солнца красивое огненное сияние.
- Над поверхностью Солнца расположена
хромосфера, толщина которой составляет 2000 – 3000 километров, а температура – от 4000 до 8000 градусов Цельсия. Над хромосферой бушует
солнечная корона. Гигантские столбы светящегося газа (или спикулы) насквозь пронизывают ее, как шипы.
Спикулы возникают в фотосфере в результате колебаний невероятно сильного магнитного поля Солнца. Они вырываются в космическое пространство на высоту 6000 – 10 000 километров над поверхностью Солнца. Температура короны, самого внешнего слоя солнечной атмосферы, достигает более 1 миллиона градусов Цельсия, то есть в тысячи раз больше температуры поверхности Солнца.
*Две гриффиндорки удивленно посмотрели друг на друга. Спустя секунду одна из них вскинула руку вверх и быстро спросила.* - Профессор, что-то я не поняла. Как может атмосфера Солнца быть горячее его поверхности? Разве не должно быть наоборот: чем дальше от поверхности, тем холоднее?
- Вы умничка. Вполне логичный вопрос. Астрономы ломали над этим головы десятилетиями, но сейчас, похоже, ответ найден. Известно, что источниками солнечного тепла и солнечной энергии являются мощные термоядерные реакции внутри солнечного ядра. Атомы водорода, а точнее их частицы, соединяются под воздействием сильнейшего давления и высочайших температур и образуют атомы более тяжелых элементов – дейтерия и гелия. В результате выделяется колоссальное количество атомной энергии. Солнце же состоит на 70% из водорода, на 28% из гелия, а еще 2% составляют другие элементы, оставшиеся от одной или нескольких взорвавшихся поблизости звезд. Как и все молодые звезды, Солнце постепенно сжигает водородное топливо и превращает его в гелий, образуя при этом невероятно большое количество энергии, отчего солнечное ядро разогревается до 15 миллионов градусов Цельсия. Через конвективную зону и зону лучистого переноса эта энергия переходит в фотосферу, а оттуда большей частью выбрасывается в космическое пространство в форме тепла, света и других видов излучения. Таким образом Солнце обогревает поверхности и атмосферы планет, спутников, астероидов, комет и других космических объектов нашей Солнечной системы. Разумеется, чем дальше планета либо космическое тело от Солнца, тем меньше солнечного излучения оно получит и тем ниже будет его температура.
Если бы все было настолько просто, то внутренняя часть солнечной атмосферы (хромосфера) была бы намного холоднее поверхности Солнца (фотосферы), а внешняя часть атмосферы (корона) еще прохладнее хромосферы. Но, как нам известно, корона не только горячее хромосферы, но также и в тысячи раз горячее фотосферы.
Есть предположение, что
часть энергии переносится с поверхности Солнца прямо во внешний слой атмосферы особыми магнитными волнами, которые называются
альвеновскими волнами. Существование этих волн было предсказано известным шведским физиком Ханнесом Альфвеном более шестидесяти лет тому назад, но обнаружить их на Солнце удалось только недавно с помощью специального оборудования. Альфвеновские волны возникают в результате вращения Солнца и происходящих при этом изменений в его магнитном поле. Они несут солнечную энергию на тысячи километров в глубь космоса и служат своеобразными тоннелями, по которым энергия сразу же попадает в солнечную корону, нагревая ее до миллионов градусов по Цельсию.
- Хотелось бы уточнить один момент. Может, вы и знали, но Солнце не просто вращается, а скорее вертится. Полный оборот вокруг своей оси оно делает примерно за месяц, но, в отличие от твердых планет, разные части Солнца вращаются с разной скоростью (так как оно состоит из газа). На солнечном экваторе полный оборот происходит за 25 дней, а ближе к полюсам – за 36 дней. Вращение Солнца начинается с экваториальных слоев и вызывает самые невероятные явления в магнитном поле, к примеру, уже известные вам альфвеновские волны.
Как же определили, что Солнце не стоит на месте? Еще Китайские астрологи наблюдали пятна на Солнце, а из известных нам астрономов – Галилей. Именно его наблюдения со временем натолкнули других астрономов на мысль о том, что солнце вращается (благодаря увиденным пятнам на Солнце).
Солнечные пятна – это темные, относительно прохладные области на поверхности Солнца, возникшие в результате смещений в магнитном поле. К концу XIX века астрономы установили, что солнечные пятна возникают циклично и их перемещение по поверхности Солнца свидетельствует о вращении светила.
- Солнечные пятна также стали явным доказательством существования сильнейшего (но невидимого) магнитного поля Солнца, способного вызывать (благодаря вращению Солнца) и другие интереснейшие явления, такие как
солнечный ветер и
солнечные вспышки. Солнечный ветер – это поток заряженных частиц, исходящий из солнечной короны в космическое пространство в результате изменений и отклонений магнитного поля Солнца. Этот поток частиц затем путешествует по космосу со скоростью более чем 3600 км/ч, сталкиваясь с различными объектами Солнечной системы. К примеру, если на его пути встретится комета, то от нее отделятся частицы льда и пыли, образуя красивый длинный «хвост». Достигнув нашей планеты, солнечный ветер под действием магнитного поля Земли направляется к Северному и Южному полюсам. Там заряженные частицы сталкиваются с молекулами воздуха,
образуя в небе разноцветные вспышки необычайной красоты, известные нам как северные и южные полярные сияния – в зависимости от того, в каком полушарии они появляются.
- В отличие от солнечного ветра,
солнечные вспышки – это выбросы вещества с поверхности Солнца. Солнечные вспышки время от времени случаются вблизи солнечных пятен в результате различных изменений и разрывов магнитного поля. За считанные минуты одна единственная солнечная вспышка может вызвать выброс тепловой энергии и заряженных частиц, сравнимый по мощности со взрывом тысячи ядерных ракет.
Солнечные вспышки могут вызывать полярные сияния на Земле, а также стать причиной схождения искусственных спутников с орбиты и неполадок в работе электрооборудования. Теоретически одной мощной солнечной вспышки достаточно, чтобы полностью уничтожить жизнь на Земле. Но нет никаких доказательств, что такие вспышки когда-либо раньше возникали на Солнце, поэтому пока что можно спать спокойно.
- Земля находится на безопасном расстоянии от Солнца, поэтому солнечные вспышки не причиняют ощутимого вреда. Но вот для космического корабля, пролетающего на расстоянии нескольких сотен тысяч километров от Солнца, солнечная вспышка представляет реальную опасность. Оказавшись в космосе, нужно помнить об этом и соблюдать дистанцию. Хотя магнитные бури мы чувствуем. На этом все. Запишите домашнее задание и можете идти отдыхать. -
*После слов профессора, как по заказу, прозвенел звонок.*
Задания
- Дайте краткие ответы на следующие вопросы:
1) Четко ли разделяются части Солнца?
2) К какому классу относится звезда?
3) Благодаря чему мы можем судить о том, что Солнце вращается? - К чему приводят солнечные вспышки (подсказка - картинка)? Объясните.
- (Эта лекция только для 3 курсов)
Дополнительные задания
- Сочинение. Чувствуете ли вы на себе магнитные бури? Меняется ли ваше состояние во время солнечных бурь? Жду открытых ответов.
- Сочинение-рассуждение. Бытует мнение, что солнечный свет вырабатывает еще и гормон счастья во время прогулок под ним. Как вы думаете, верное мнение? Порассуждайте.
- Задание на фантазию. Подумайте, что бы изменилось, если бы у Солнца была твердая поверхность? Постарайтесь обосновать.
- (Эта лекция только для 3 курсов)
