Внутреннее строение Солнца

Движение планет

Ученые пошли определили, что и Солнце не является центром и, в свою очередь, вращается вокруг центра галактики Млечный Путь. Но это оказалось не совсем точным. Околоземные орбитальные телескопы показали, что наша Галактика не единственная. В космосе существуют миллиарды галактик и скоплений звезд, облаков космической пыли, и галактика Млечный Путь также двигается относительно них.

Светило Солнце является главной движущей силой движения Солнечной системы в Галактике. Оно движется по эллиптической, почти идеально круглой окружности, и тянет за собой планеты и астероиды, которые входят в состав системы. Солнце вращается не только вокруг центра галактики Млечный Путь, но и вокруг собственной оси. Его ось смещена в сторону на 67,5 градусов. Так как оно (при таком наклоне) практически лежит на боку, со стороны кажется, что планеты, входящие в состав Солнечной системы, вращаются в вертикальной, а не в наклонной плоскости. Солнце вращается против часовой стрелки вокруг центра Галактики.

Также оно двигается в вертикальном направлении, периодически (раз в 30 миллионов лет) то опускаясь, то поднимаясь относительно центральной точки. Возможно, такая траектория движения Солнечной системы в Галактике обусловлена тем, что ядро галактики Млечный Путь вращается вокруг собственной оси как волчок - периодически наклоняясь то в одну, то в другую сторону. Солнце только повторяет эти движения, так как по законам физики оно должно двигаться строго по линии экватора центрального тела Галактики, в которой, по предположению ученых, находится гигантская черная дыра. Но вполне возможно, что такая траектория - следствие влияния других крупных объектов.

Скорость движения Солнечной системы в Галактике равна скорости Солнца – около 250 км/с. Полный оборот вокруг центра она делает за 13,5 млн лет. За всю историю существования галактики Млечный Путь Солнце сделало три полных оборота.

Законы движения.

При определении скорости движения Солнечной системы вокруг центра Галактики и планет, входящих в состав этой системы, следует учитывать тот факт, что внутри Солнечной системы действуют законы Ньютона, в частности закон притяжения или гравитации. Но при определении траектории и скорости движения планет вокруг центра Галактики действует еще и закон относительности Эйнштейна. Поэтому скорость Солнечной системы равна скорости обращения Солнца, так как около 98 % от всей массы системы находится в нем.

Его движение в Галактике подчиняется второму закону Кеплера. Точно так же этому закону подчиняются планеты Солнечной системы. Согласно ему, все они двигаются в одной плоскости вокруг центра Солнца.

Помимо того, что все звезды и планеты двигаются вокруг центра Галактики, они также двигаются в других направлениях. Ученые давно определили, что галактика Млечный Путь расширяется, но происходит это медленнее, чем должно быть. Такое расхождение было выявлено путем компьютерного моделирования. Расхождение долгое время вызывало недоумение у астрономов, пока не было доказано существование черной материи, которая и не дает галактике Млечный Путь распасться. Но движение в сторону от центра продолжается. То есть Солнечная система движется не только по круговой орбите, но и смещается в противоположную сторону от центра.

Движение в бесконечном пространстве.

Наша Галактика также движется в пространстве. Ученые выяснили, что она движется в направлении туманности Андромеды и через несколько миллиардов лет столкнется с ней. Вместе с тем движение Солнечной системы в Галактике происходит в том же направлении, так как она является частью Млечного Пути, со скоростью 552 км/с. Причем ее скорость движения к туманности Андромеды значительно выше, чем скорость обращения вокруг центра Галактики.

Система Птолемея

Объяснение видимых движений планет и других небесных тел осложняется тем, что все эти движения наблюдаются нами с Земли, а ничто в наблюдениях небесных или земных явлений не указывает прямо и определенно на то, движется ли сама Земля или она неподвижна. Поэтому у древних астрономов были две точки зрения на этот вопрос:

· Согласно одной из них, основанной да непосредственных впечатлениях, Земля неподвижна и находится в центре мира (Вселенной).

· Согласно второй, основанной тогда лишь на чисто умозрительных заключениях, Земля вращается вокруг своей оси и движется вокруг Солнца как центра мира.

Собрание астрономических знаний древней Греции и Вавилона Птолемей изложил в своем труде «Великое построение», больше известном под названием «Альмагест» (до европейцев его труд донесли арабы, так звучит в переводе с греческого «мэгистос» — величайший) – труд из 13 книг.

В «Альмагест» изложена геоцентрическая система мира, согласно которой Земля находится в центре мироздания, а все небесные тела обращаются вокруг нее.

Ключевые положения, на которых строится система Птолемея

v Небосвод представляет собой вращающуюся сферу.

v Земля является шаром, помещённым в центре мира.

v Земля может считаться точкой по сравнению с расстоянием до сферы неподвижных звёзд.

v Земля неподвижна.

Основными событиями, приведшими к отказу от геоцентрической системы, были создание гелиоцентрической теории планетных движений Коперником, телескопические открытия Галилея и других астрономов, открытие законов Кеплера и, главное, создание классической механики и открытие закона всемирного тяготения Ньютоном.

Система Коперника

Гелиоцентрическая система мира — идея о том, что Солнце является центром мироздания и точкой, вокруг которой вращаются все планеты, в том числе и Земля. Данная система предполагает, что наша планета выполняет два вида движения: поступательное вокруг Солнца и вращательное вокруг своей оси. Положение самого же Солнца относительно других звезд считается неизменным.

Окончательно гелиоцентрическая система мира возродилась только в XVI веке, когда польский астроном Николай Коперник разработал теорию движения планет вокруг Солнца на основании принципа Пифагора о равномерных круговых движениях. Результаты своих трудов он обнародовал в книге «О вращениях небесных сфер», изданной в 1543 году.

Согласно его концепции смена дня и ночи, а также движение Солнца по небу объясняются вращением Земли вокруг своей оси. Точно также, при помощи движения Земли вокруг Солнца, объясняется движение нашего светила по небосводу в течение всего года.

Гелиоцентрическая система Коперника может быть сформулирована в следующих утверждениях:

· орбиты и небесные сферы не имеют общего центра;

· центр Земли — не центр Вселенной, но только центр масс и орбиты Луны;

· все планеты движутся по орбитам, центром которых является Солнце, и поэтому Солнце является центром мира;

· расстояние между Землёй и Солнцем очень мало по сравнению с расстоянием между Землёй и неподвижными звёздами;

· суточное движение Солнца — воображаемо, и вызвано эффектом вращения Земли, которая поворачивается один раз за 24 часа вокруг своей оси, которая всегда остаётся параллельной самой себе;

· Земля (вместе с Луной, как и другие планеты), обращается вокруг Солнца, и поэтому те перемещения, которые, как кажется, делает Солнце (суточное движение, а также годичное движение, когда Солнце перемещается по Зодиаку) — не более чем эффект движения Земли;

· это движение Земли и других планет объясняет их расположение и конкретные характеристики движения планет.

Солнце и звезды

Пятна

Солнечные пятна - это тёмные образования на диске Солнца. По величине пятна бывают очень разными: от малых, диаметром примерно 1000-2000 км, до гигантских, значительно превосходящих размеры нашей планеты. Установлено, что пятна - это места выхода в солнечную атмосферу сильных магнитных полей. Магнитные поля уменьшают поток энергии, идущий от недр светила к фотосфере, поэтому в месте их выхода на поверхность температура падает. Пятна холоднее окружающего их вещества примерно на 1500 К, а следовательно, и менее ярки. Вот почему на общем фоне они выглядят тёмными. Солнечные пятна часто образуют группы из нескольких больших и малых пятен. Живут группы пятен долго, иногда на протяжении двух или трёх оборотов Солнца (период вращения Солнца составляет 27 суток).

Факелы

Практически все пятна окружены яркими полями, которые называют факелами. Факелы горячее окружающей атмосферы на 2000 К и имеют сложную ячеистую структуру. Величина каждой ячейки - около 30 тыс. км. Факелы живут ещё дольше, чем пятна, иногда 3-4 месяца. По-видимому, факелы тоже являются местами выхода магнитных полей в наружные слои Солнца, но эти поля слабее, чем в пятнах.
Количество пятен и факелов характеризует солнечную активность, максимумы которой повторяются через каждые 11 лет.

Внутреннее строение Солнца

Наше Солнце - это огромный светящийся газовый шар, внутри которого протекают сложные процессы и в результате непрерывно выделяется энергия. Внутренний объём Солнца можно разделить на несколько областей. Познакомимся с ними, начиная с самого центра. В центральной части Солнца находится источник его энергии. Эта область называется ядром. Под тяжестью внешних слоёв вещество внутри Солнца сжато, причём, чем глубже, тем сильнее. Плотность его увеличивается к центру вместе с ростом давления и температуры. В ядре, где температура достигает 15 млн К, происходит выделение энергии. Эта энергия выделяется в результате слияния атомов лёгких химических элементов в атомы более тяжёлых. В недрах Солнца из четырёх атомов водорода образуется один атом гелия. Ядро имеет радиус не более четверти общего радиуса Солнца. Однако в его объёме сосредоточена половина солнечной массы и выделяется практически вся энергия, которая поддерживает свечение Солнца. Но энергия горячего ядра должна как-то выходить наружу, к поверхности Солнца. Существуют различные способы передачи энергии в зависимости от физических условий среды, а именно: лучистый перенос, конвекция и теплопроводность. Сразу вокруг ядра начинается зона лучистой передачи энергии, где она распространяется через поглощение и излучение веществом порций света - квантов. Плотность, температура и давление уменьшаются по мере удаления от ядра, и в этом же направлении идёт поток энергии. В целом процесс этот крайне медленный. Так что если бы "печка" внутри Солнца вдруг погасла, то мы узнали бы об этом только миллионы лет спустя. На своём пути через внутренние солнечные слои поток энергии встречает такую область, где непрозрачность газа сильно возрастает. Это конвективная зона Солнца. Здесь энергия передаётся уже не излучением, а конвекцией. Что такое конвекция? Когда жидкость кипит, она перемешивается. Так же может вести себя и газ. То же самое происходит и на Солнце в области конвекции. Огромные потоки горячего газа поднимаются вверх, где отдают своё тепло окружающей среде, а охлаждённый солнечный газ опускается вниз. Конвективная зона начинается примерно на расстоянии 0.7 радиуса от центра и простирается практически до самой видимой поверхности Солнца (фотосферы), где перенос основного потока энергии вновь становится лучистым. Однако по инерции сюда всё же проникают горячие потоки из более глубоких, конвективных слоёв. Хорошо известная наблюдателям картина грануляции на поверхности Солнца является видимым проявлением конвекции.

Фотосфера

Атмосфера Солнца начинается на 200-300 км глубже видимого края солнечного диска. Эти самые глубокие слои атмосферы называют фотосферой. Плотность газа в фотосфере примерно такая же, как в земной стратосфере, и в сотни раз меньше, чем у поверхности Земли. Температура фотосферы уменьшается от 8000 К на глубине 300 км до 4000 К в самых верхних слоях. Конвекция во внешних слоях Солнца играет огромную роль, определяя общую структуру атмосферы. В конечном счёте, именно конвекция в результате сложного взаимодействия с солнечными магнитными полями является причиной всех многообразных проявлений солнечной активности. Фотосфера постепенно переходит в более разреженные внешние слои солнечной атмосферы - хромосферу и корону.

Хромосфера

Хромосфера (греч. "сфера света") названа так за свою красновато-фиолетовую окраску. Она видна вовремя полных солнечных затмений как клочковатое яркое кольцо вокруг чёрного диска Луны, только что затмившего Солнце. Хромосфера весьма неоднородна и состоит в основном из продолговатых вытянутых язычков, придающих ей вид горящей травы. Температура этих хромосферных струй в 2-3 раза выше, чем в фотосфере, а плотность в сотни тысяч раз меньше. Общая протяжённость хромосферы - 10-15 тыс. км. Рост температуры в хромосфере объясняется распространением волн и магнитных полей, проникающих в неё из конвективной зоны. Скорости тепловых движений частиц возрастают, учащаются столкновения между ними, и атомы теряют свои внешние электроны: вещество становится горячей ионизованной плазмой. Часто во время затмений над поверхностью солнца можно наблюдать причудливой формы "фонтаны", "облака", "воронки", "кусты", "арки" и прочие ярко светящиеся образования из хромосферного вещества. Это самые грандиозные образования солнечной атмосферы - протуберанцы. Они имеют примерно ту же плотность и температуру, что и хромосфера. Но они находятся над ней и окружены более высокими, сильно разреженными верхними слоями солнечной атмосферы.

Корона

В отличие от хромосферы и фотосферы самая внешняя часть атмосферы Солнца - корона - обладает огромной протяжённостью: она простирается на миллионы километров, что соответствует нескольким солнечным радиусам. Плотность вещества в солнечной короне убывает с высотой значительно медленнее, чем плотность воздуха в земной атмосфере. Корону лучше всего наблюдать во время полной фазы солнечного затмения. Главной особенностью короны является лучистая структура. Корональные лучи имеют самую разнообразную форму: иногда они короткие, иногда длинные, бывают лучи прямые, а иногда они сильно изогнуты. Общий вид солнечной короны периодически меняется. Это связано с одиннадцатилетним циклом солнечной активности. Меняется как общая яркость, так и форма солнечной короны. В эпоху максимума солнечных пятен он имеет сравнительно округлую форму. Корона Солнца - самая внешняя часть его атмосферы, оказывается, она простирается далеко от Солнца в виде постоянно движущегося от него потока плазмы - солнечного ветра. Фактически мы живём окружённые солнечной короной, хотя и защищённые от её проникающей радиации надёжным барьером в виде земного магнитного поля.

Звезды

Звезды являются самым распространенным типом небесных тел во Вселенной. Звезд до 6-й звездной величины насчитывается около 6000, до 11-й звездной величины примерно миллион, а до 21-й звездной величины их на всем небе около 2 млрд.

Годичным параллаксом звезды называют угол, под которым со звезды можно было бы видеть большую полуось земной орбиты (равную 1 а.е.), если она перпендикулярна лучу зрения.

Если две звезды имеют одинаковую светимость, то звезда, которая находится дальше от нас, имеет меньшую видимую яркость. Сравнивать звезды по светимости можно лишь в том случае, если рассчитать их видимую яркость (звездную величину) для одного и того же стандартного расстояния. Таким расстоянием в астрономии принято считать 10 пк (парсек). Парсек - расстояние, с которого большая полуось Земной орбиты, перпендикулярная лучу зрения, видна под углом в 1".

Цвет нагреваемого тела, в том числе и звезды, зависит от его температуры. Это дает возможность определить температуру звезд по распределению энергии в их непрерывном спектре.

Цвет и спектр звезд связаны с их температурой. В сравнительно холодных звездах преобладает излучение в красной области спектра, отчего они и имеют красноватый цвет. Температура красных звезд низкая. Она растет последовательно при переходе от красных звезд к оранжевым, затем к желтым, желтоватым, белым и голубоватым. Спектры звезд крайне разнообразны. Они разделены на классы, обозначаемые латинскими буквами и цифрами. В спектрах холодных красных звезд класса М с температурой около 3000 К видны полосы поглощения простейших двухатомных молекул, чаще всего оксида титана. В спектрах других красных звезд преобладают оксиды углерода или циркония. Красная звезда первой величины класса М- Антарес.

Двойные звезды

Двойные звезды называются визуально-двойными, если их двойственность может быть замечена при непосредственных наблюдениях в телескоп.
Ближайшая к нам звезда -Центавра является двойной. Период обращения ее составляющих (компонентов) 70 лет. Обе звезды в этой паре по массе и температуре сходны с Солнцем.
В общей сложности двойственность звезд очень распространенное явление. Статистика показывает, что до 30% всех звезд, вероятно, являются двойными.
Обычно звезды обладают массой меньше пяти масс Солнца.
Именно масса звезд обусловливает их существование и природу, как особого типа небесных тел, для которых характерна высокая температура недр (свыше 10⁷К). Происходящие при такой температуре ядерные реакции превращения водорода в гелий являются у большинства звезд источником излучаемой ими энергии. При меньшей массе температура внутри небесных тел не достигает тех значений, которые необходимы для протекания термоядерных реакций.

Новые звезды

Название "новые звезды" сохранилось с древних времен за звездами, которые считались действительно новыми. Накопленные коллекции фотографий показали, что на самом деле так называемая новая звезда, в действительности, существовала и раньше, но внезапно вспыхнула, вследствие чего ее яркость за короткое время увеличилась в десятки тысяч раз. Амплитуда изменения яркости новых звезд - от 7 до 14 звёздных величин, т. е. их светимость может изменяться до 400 000 раз. В максимуме они бывают от -6 до -9 абсолютных звездных величин. Возможно, что у новых звезд, вспышки повторяются с промежутками в тысячи лет. Яркие новые звезды, которые в максимуме достигали первой звездной величины, наблюдались редко, например в 1901, 1918, 1925 гг.
Вспышка новой звезды происходит обычно за несколько дней - катастрофически, а возврат к прежней светимости длится годами и сопровождается колебаниями яркости.

Сверхновые звезды

Некоторые особые звезды, невидимые ранее, неожиданно вспыхивают и угасают подобно новым звездам. Однако в максимуме светимости они бывают в тысячи раз ярче, чем новые звезды. Их называют сверхновыми звездами. Скорость выброса газов из них тоже во много раз больше, чем у обычных новых звезд, вследствие колоссальной светимости, в максимуме превосходящей в десятки тысяч раз светимость ярчайших из обычных звезд, мы видим сверхновые звезды на громадных расстояниях от нас, в других звездных системах. Измерение яркости сверхновых звезд используют для оценки, этих расстояний.
Вспышки сверхновых звезд крайне редки – в среднем одна вспышка за несколько десятилетий или столетий в системе, содержащей миллиарды звезд.

 

 

Источники информации

https://www.yaklass.ru/materiali?mode=lsntheme&themeid=231

https://asteropa.ru/sistema-mira-kopernika/

https://asteropa.ru/sistema-mira-ptolemeya/#geocentricheskaya-sistema-mira-ptolemeya

http://astropropaganda.ru/astronomiya/astronomiya-razdely-astronomii.html