Olhando para a estrela, que aqueceu e iluminou nosso planeta por bilhões de anos, poucos de nós percebem que temos um reator termonuclear natural funcionando. Uma comparação tão formidável e assustadora está ligada à natureza do Sol, que por sua origem e composição é uma estrela típica de nossa galáxia. Apesar do fato de que os processos que ocorrem no Sol, não podem ser chamados de vida, esta estrela nos traz vida.
O que é o sol?
Por que o Sol, uma estrela parecida com bilhões de outras na Via Láctea, está tão interessada em astrofísicos e cientistas nucleares? O fato é que esta é a estrela mais próxima de nós, graças à qual podemos entender a essência dos processos que estão ocorrendo no Universo desde o momento de seu nascimento. Tendo estudado o Sol, vamos entender o que são as estrelas, como vivem e como termina esse espetáculo brilhante. Outras estrelas, devido à sua distância significativa do nosso sistema solar, não podem nos mostrar as peculiaridades de sua aparência.
Nossa estrela é o objeto central do sistema solar, em torno do qual oito planetas, asteróides e planetas anões, cometas e outros objetos espaciais giram em suas órbitas. O sol pertence às estrelas da classe G, de acordo com a classificação de Harvard. De acordo com a classificação de Angelo Secchi o Sol, assim como Arcturus e Capella, é uma anã amarela da II classe. Ao contrário de outras estrelas, localizadas em dezenas, centenas de anos-luz do nosso planeta, nossa estrela está localizada quase ao lado. A Terra está separada do Sol em 150 milhões de km - uma distância insignificante comparada com as enormes distâncias que prevalecem no universo.
A estrela mais próxima do Sol, Proxima Centauri, a estrela anã vermelha, está a 4 anos-luz de distância. Estamos longe de nebulosas e aglomerados de estrelas, que são as áreas mais turbulentas da galáxia. Tal arranjo proporciona movimento silencioso do Sol em sua órbita por 14 bilhões de anos, desde que a galáxia da Via Láctea e nosso Universo como um todo foram formados. A velocidade da estrela em órbita ao redor do centro da galáxia é de 200 km por segundo.
Pelos padrões da terra, 150 milhões de quilômetros são uma longa distância. No entanto, mesmo a essa distância, sentimos completamente o calor que irradia do sol. A luz da nossa estrela chega até nós por 8 segundos e continua a aquecer e iluminar nosso planeta. É tudo sobre o tamanho da nossa estrela. Apesar do fato de nossa estrela pertencer a estrelas normais com uma massa média, sua massa excede 700 vezes a massa de todos os corpos celestes do sistema solar. O tamanho do disco solar hoje é definido e equivale a 1 milhão de 392 mil 20 km. Isso é 109 vezes o diâmetro da Terra.
A origem do sol, sua vida e morte
Nossa estrela nasceu junto com outras estrelas há mais de 4-5 bilhões de anos. A nuvem de gás, que foi formada como resultado de cataclismos cósmicos de enorme escala, tornou-se a casa de nascimento do sol. De acordo com uma versão, nuvens de gás apareceram como resultado do Big Bang, que abalou o espaço. Em termos de composição, as nuvens de gás e poeira consistiam de 99% de átomos de hidrogênio. Apenas 1% veio de átomos de hélio e outros elementos. Todo o conjunto de elementos sob a ação de forças gravitacionais recebeu o ímpeto necessário e começou a compactar firmemente em uma substância.
Quanto mais rápido a massa cresceu, mais rápida a velocidade de rotação se tornou. Os átomos foram combinados para formar grandes compostos, formando hidrogênio molecular e hélio. Como resultado de processos físicos e rotação rápida, uma formação esférica foi formada no centro da nuvem. Uma protostar apareceu - a forma mais antiga, que precede a formação subsequente de uma estrela de pleno direito. A quantidade inicial de gás cósmico excedeu o tamanho atual do nosso sistema solar. No futuro, sob a influência de forças gravitacionais, a matéria estelar começou a encolher com força, aumentando a massa da futura estrela.
Juntamente com uma diminuição no tamanho da proto-estrutura, a pressão no interior da substância estelar aumentou. Isso, por sua vez, levou a um aumento rápido da temperatura dentro da formação de gás. Alta densidade e temperatura de 100 milhões Kelvin lançou o processo de fusão termonuclear de hidrogênio.
A reação termonuclear gera uma enorme quantidade de calor e energia luminosa, que se espalha das regiões internas do Sol até a sua superfície. A cada segundo de sua superfície, mais de 4 milhões de toneladas evaporam em espaço aberto. Dado que nossa estrela existe há mais de um bilhão de anos e continua a brilhar sem mudanças visíveis e significativas, podemos concluir que as reservas de hidrogênio do nosso Sol são enormes. Quando esta reserva está esgotada, resta apenas adivinhar, fazendo cálculos matemáticos. A julgar pelos cálculos dos cientistas, o Sol ainda vai aquecer e brilhar uma dúzia de bilhões de anos, até que os estoques de combustível termonuclear acabem.
Conforme a intensidade dos processos termonucleares desaparece, a fase final da vida da estrela começa. A densidade da estrela diminuirá, mas seu tamanho aumentará significativamente. Em vez de uma anã amarela, o Sol se tornará um Gigante Vermelho. Tendo chegado a este estágio, nossa estrela deixará a sequência principal e esperará calmamente por sua morte. A humanidade não pode esperar pelo final deste drama, já que o gigantesco Sol Vermelho destruirá com seu fogo praticamente toda a vida em nosso planeta. A superfície de um enorme disco vermelho pode ser aquecida até uma temperatura de 5800 K. O raio do Sol será 250 vezes maior que os valores atuais.
Gradualmente, a temperatura da superfície diminuirá e a estrela aumentará de tamanho. Sua luminosidade também aumentará visivelmente, em 2.700 vezes o brilho atual. Os primeiros a desaparecer são Mercúrio e Vênus. O planeta Terra inevitavelmente em dezenas de bilhões de anos deixará de existir. A atmosfera do planeta desaparecerá sob a influência do vento solar, a água irá evaporar e a superfície do planeta se transformará em um bloco de pedras quentes.
Nesta fase, nossa estrela permanecerá por várias dezenas de milhões de anos. Depois que a temperatura no centro do núcleo solar atingir 100 milhões de Kelvin, o processo de queima de hélio e carbono começará. Uma nova rodada de reações em cadeia finalmente exaure o sol. A massa grandemente reduzida da estrela não será capaz de reter a camada externa, que processos termonucleares pulsantes dissiparão no espaço. No lugar de um gigante vermelho, uma nebulosa planetária se forma, no centro da qual o núcleo da antiga estrela, uma anã branca, permanecerá. Em outras palavras, em dezenas de bilhões de anos nossa estrela hospitaleira se transformará em um pequeno objeto denso e quente do tamanho de nosso planeta. Neste estado, a estrela permanecerá por um longo tempo, lentamente morrendo e queimando.
Estrutura e estrutura do sol
A proximidade do Sol permite que você tenha uma idéia de sua estrutura e estrutura, para obter informações sobre como esse reator de fusão funciona e quais processos ocorrem nele. Será interessante desmontar a estrutura, que consiste nos seguintes componentes:
- núcleo;
- zona de energia radiante;
- zona convectiva;
- tachocline
Em seguida, inicie as camadas da atmosfera solar:
- fotosfera;
- cromosfera;
- proeminências.
A estrela não é sólida, devido ao fato de estarmos lidando com um gás quente, fortemente comprimido em uma região esférica. Em tais temperaturas, a existência de qualquer substância na forma sólida é fisicamente impossível. A luz brilhante e o calor emitidos pelo sol são o resultado dos mesmos processos que uma pessoa encontrou ao criar uma bomba atômica. Ou seja matéria sob a influência de uma enorme pressão e altas temperaturas é convertida em energia. O principal combustível é o hidrogênio, que no Sol é de 73,5-75%, então a principal fonte de calor é o processo de síntese termonuclear do hidrogênio, concentrado principalmente no núcleo, a parte central da estrela.
O núcleo solar é de aproximadamente 0,2 raio solar. É aqui que vão os principais processos, pelos quais o Sol vive e fornece ao espaço circundante energia luminosa e cinética. O processo de transferência de energia radiante do centro da estrela para as camadas superiores é realizado na zona de transferência radiante. Aqui, os fótons que aspiram do núcleo para a superfície são misturados com partículas de gás ionizado (plasma). Devido a isso, a energia é trocada. Nesta parte do globo solar existe uma zona especial - a tachocline, que é responsável pela formação do campo magnético da nossa estrela.
Então começa a região mais ampla do Sol - a zona convectiva. Esta área é quase 2/3 do diâmetro solar. Apenas o raio da zona convectiva é quase igual ao diâmetro do nosso planeta - 140 mil quilômetros. A convecção é um processo no qual um gás denso e aquecido é distribuído uniformemente sobre todo o volume interno de uma estrela em direção à superfície, liberando calor para as próximas camadas. Este processo ocorre continuamente e pode ser visto observando a superfície do Sol com um poderoso telescópio.
Na fronteira entre a estrutura interna e a atmosfera da estrela está a fotosfera - uma concha fina, com apenas 400 km de profundidade. É isso que vemos em nossas observações do sol. A fotosfera consiste em grânulos e é heterogênea em sua estrutura. Pontos escuros são substituídos por áreas claras. Essa heterogeneidade está associada a diferentes períodos de resfriamento da superfície do sol. Quanto à parte invisível do espectro da superfície da nossa luminária, neste caso estamos lidando com a cromosfera. Esta é uma camada densa da atmosfera solar e só pode ser vista durante um eclipse solar.
Os objetos solares mais interessantes para observação são proeminências, que parecem fibras longas, e a coroa solar. Essas formações são emissões gigantescas de hidrogênio. Há proeminências e se movem ao longo da superfície do Sol com uma enorme velocidade - 300 km / s. A temperatura desses loops excede a marca de 10 mil graus. A coroa solar são as camadas externas da atmosfera, que são várias vezes maiores que o diâmetro da própria estrela. O limite exato da coroa solar não é. Sua fronteira visível é apenas parte dessa grande educação.
O estágio final da atividade solar é o vento solar. Este processo está associado ao fluxo natural da matéria estelar através das camadas externas para o espaço circundante. O vento solar consiste principalmente de partículas elementares carregadas - prótons e elétrons. Dependendo do ciclo de atividade solar, a velocidade do vento solar pode variar de 300 km por segundo até a marca de 1500 km / s. Esta substância é distribuída por todo o sistema solar, afetando todos os corpos celestes de nosso espaço próximo.
Outras estrelas na sequência principal têm aproximadamente a mesma estrutura. Outros corpos celestes que vemos no céu noturno podem ter uma estrutura diferente. As diferenças podem consistir apenas na massa da estrela, que neste caso é um fator chave para a atividade estelar.
Características da nossa estrela
Como todas as estrelas normais, das quais a maioria no Universo, o Sol é o principal objeto do nosso sistema planetário. A enorme massa da estrela e suas dimensões fornecem um equilíbrio de forças gravitacionais, proporcionando um movimento ordenado de corpos celestes em torno dela. À primeira vista, nossa estrela não é nada especial. No entanto, nos últimos anos, foram feitas várias descobertas que permitem afirmar a singularidade do sol. Por exemplo, o Sol produz uma ordem de magnitude menos radiação na faixa ultravioleta do que outras estrelas do mesmo tipo. Outra característica é o estado da nossa estrela. O sol pertence a estrelas variáveis, mas ao contrário de suas irmãs no espaço, que variam em intensidade e brilho de luz, nossa estrela continua a brilhar com uma luz uniforme.
Também libera uma enorme quantidade de energia, com apenas 48% deste valor visível. Invisível ao olho humano, a radiação infravermelha é responsável por 45% da energia do sol. De todas as enormes quantidades de radiação solar, nosso planeta recebe absolutamente migalhas, cerca de meio bilionésimo de uma parte, mas isso é o bastante para manter o equilíbrio das condições criadas na Terra.
Conclusão
Estimando os dados sobre o Sol obtidos até hoje, não se pode dizer que conhecemos completamente a natureza de nossa estrela. Todas as idéias sobre a estrutura e estrutura do Sol são baseadas em modelos matemáticos e físicos criados pelo homem. A análise dos processos que ocorrem dentro de nossa estrela e em sua superfície nos permite encontrar uma explicação dos processos e fenômenos que ocorrem em nosso planeta. O sol não é apenas um gerador de energia que aquece nosso planeta, mas também a fonte mais poderosa de emissão de rádio e ondas eletromagnéticas que afetam a biosfera da Terra. Qualquer alteração na atividade do Sol afeta instantaneamente o estado do clima da Terra e o nosso bem-estar.
