Презентация "Источники энергии и внутреннее строение солнца" по астрономии – проект, доклад

Источники энергии и внутреннее строение Солнца

Роберт Майер в середине ХIX века предположил, что Солнце светит за счет постоянной бомбардировки поверхности метеоритами и метеорными частицами. Если сделать расчет по данной гипотезе, то за пять миллиардов лет на Солнце должно было бы выпасть вещества в 150 раз больше массы Солнца. Гельмгольц и Кельвин также в середине ХIX века предположили, что Солнце излучает за счет сжатия на 60–70 метров ежегодно. Если сделать расчет по данной гипотезе, то возраст Солнца будет не больше 20 миллионов лет, что противоречит современным данным, полученным по анализу радиоактивного распада элементов в геологических образцах земного грунта и грунта Луны. Джеймс Джинс в начале ХХ века предположил, что в недрах Солнца содержатся тяжелые радиоактивные элементы, которые самопроизвольно распадаются, при этом излучается энергия. Последующий анализ этой гипотезы также показал ее несостоятельность; звезда, состоящая из одного урана, не выделяла бы достаточно энергии для обеспечения наблюдаемой светимости Солнца. Ханс Бете в 1935 году выдвинул гипотезу, что источником солнечной энергии может быть термоядерная реакция превращения водорода в гелий. Именно за это Бете получил Нобелевскую премию в 1967 году.

Уильям Томсон (барон Кельвин)

Джеймс Джинс Ханс Бете

Химический состав Солнца примерно такой же, как и у большинства других звезд. Примерно 75% –  это водород, 25% – гелий и менее 1% – все другие химические элементы (в основном, углерод, кислород, азот и т.д.).

В центре Солнца: температура достигает  15 миллионов градусов газ сжат до плотности  около 150 000 кг/м3 давление в 200 миллиардов раз  выше, чем у поверхности Земли

Солнце – раскаленный газовый шар, температура в центре которого высока настолько, что там могут происходить ядерные реакции.

Основной источник энергии –  протон-протонный цикл.  Это очень медленная реакция  (характерное время 7,9∙109 лет).

Ее суть состоит в том, что из четырех протонов  получается ядро гелия.

В центральной области с радиусом примерно в треть солнечного – ядре – происходят ядерные реакции. Через зону излучения энергия переносится из внутренних областей Солнца к поверхности лучистой теплопроводностью, то есть фотонами (диффузия фотонов длится около миллиона лет при температуре больше 2 миллионов градусов ). Примерно с расстоянии 2/3R находится зона конвекции, в которой начинается перемешивание горячих и холодных слоев вещества. Время подъема конвективной ячейки сравнительно невелико – несколько десятков лет.

Исследования Солнца проводят как с земных обсерваторий, так и с космических.

Телескоп солнечной обсерватории  на озере Big Bear в США

Международный спутник SOHO

Японская рентгеновская обсерватория «Йоко» (Yohkoh – «солнечный луч») была создана в содружестве с учеными Великобритании и запущена 30 августа 1991 г.

Спутник оказался очень удачным.  Его аппаратура работала более 10 лет, ежедневно передавая четкие рентгеновские изображения вспышек и горячих пятен в короне Солнца. Во время солнечного затмения 14 декабря 2001 г. спутник потерял ориентацию на Солнце и его батареи разрядились.

Рентгеновское изображение Солнца с короной

Каждую секунду Солнце перерабатывает около 600 миллионов тонн водорода. Запасов ядерного топлива хватит еще на пять миллиардов лет, после чего оно постепенно превратится в белый карлик. Характерное время жизни звезды типа Солнца – десять миллиардов лет.