Солнце: состав и внутреннее строение

Масса Солнца = 99,866 % от массы всей Солнечной системы (2•1030 кг, 332 982 масс Земли )
Видимый угловой диаметр — 31'31'' в январе,
32'31'' в июле
Средний диаметр 1,392·109 м (109 диаметров Земли)
Средняя плотность  1409 кг/м³ (плотность воды в Мёртвом море)
давление равно примерно 6,6•1018 Па, т. е.
в 1 млрд раз превосходит нормальное атмосферное давление.
Солнце теряет в секунду 4 млн. т своего вещества
Ускорение свободного падения 274,0 м/с²  (27,96 g)

Система зеркал непрерывно поворачивается вслед за Солнцем и направляет его лучи вниз на главное зеркало, а затем они попадают в спектрографы или другие приборы, с помощью которых проводятся исследования Солнца.

Башенный солнечный телескоп Крымской астрофизической обсерватории БСТ-1 (1957 г.)

Солнце в ультрафиолетовых лучах

Солнце в красных лучах излучения водорода

Солнце в рентгеновских лучах

Спектральными методами гелий (от греч. «гелиос» – солнечный) был сначала открыт на Солнце и лишь затем обнаружен на Земле.

Йозеф Фраунгофер

Солнце состоит из водорода (~70 %), гелия  (~28 %) и других элементов  (2%): железа , никеля, кислорода , азота , кремния , серы , магния , углерода , неона , кальция  и хрома.

На 1 млн атомов водорода приходится 98 000 атомов гелия, 851 атом кислорода, 398 атомов углерода, 123 атома неона, 100 атомов азота, 47 атомов железа, 38 атомов магния, 35 атомов кремния, 16 атомов серы, 4 атома аргона, 3 атома алюминия, по 2 атома никеля, натрия и кальция, прочих элементов.

Солнечный спектр

Средняя плотность солнечного вещества примерно 1400 кг/м3. Она соизмерима с плотностью воды и в 1000 раз больше плотности воздуха у поверхности Земли.

Используя закон всемирного тяготения и газовые законы, можно рассчитать условия внутри Солнца, построить модель «спокойного» Солнца.

«лучистая» зона: энергия передается наружу от слоя к слою в результате последовательного поглощения и излучения квантов; 0,3 – 0,7 R

наружная конвективная зона: энергия от слоя к слою переносится самим веществом в результате перемешивания (конвекции). 0,7-1 R

Строение Солнца

Выделение энергии и ее перенос определяют внутреннее строение Солнца.

По мере удаления от центра плотность и температура уменьшаются, ядерные реакции почти полностью прекращаются за внешней границей ядра
(~175 000 км)

Над ядром, на расстояниях около 0,3—0,7 радиуса Солнца от его центра, находится зона лучистого переноса, в которой отсутствуют макроскопические движения, энергия переносится с помощью переизлучения фотонов.
Произведенные в ядре фотоны движутся в лучистой зоне, сталкиваясь с частицами плазмы. В результате, хотя скорость фотонов равна скорости света, они сталкиваются и переизлучаются так много раз, что требуется около миллиона лет, прежде чем отдельный фотон достигнет верхней границы лучистой зоны и покинет ее. Температура падает от 7 млн. до 2 млн.

конвективная зона: энергия от слоя к слою переносится самим веществом в результате перемешивания (конвекции).
По современным данным, её роль в физике солнечных процессов исключительно велика, так как именно в ней зарождаются разнообразные движения солнечного вещества и магнитные поля.

Фотосфера Солнца

Фотосферу, толщиной 200 км, наблюдаем как резко очерченный солнечный диск. Температура -6000°С. Фотосфера имеет зернистое строение и похожа на кипящую рисовую кашу, только размер каждого такого зернышко гранулы составляет около тысячи километров. Светлые гранулы это горячее вещество, поднимающееся вверх из недр Солнца, атомные — холодное вещество, опускающееся вниз.

Хромосфера- внешняя оболочка Солнца толщиной около 10 000 км, окружающая фотосферу. Происхождение названия этой части солнечной атмосферы связано с её красноватым цветом. Верхняя граница хромосферы не имеет выраженной гладкой поверхности, из неё постоянно происходят горячие выбросы, называемые спикулами. Температура хромосферы увеличивается с высотой от 4000 до 15 000 градусов.

Корона

Причина: магнитное поле подавляет конвективные движения вещества, поэтому снижается поток переноса тепловых энергий
Известны периоды, когда Солнце вообще не имело пятен. Это случалось два раза: первый раз (минимум Шперера) с 1400 года по 1510 год, второй (минимум Маундера) – с 1645 года по 1715 год.