←предыдущая следующая→
1 2 3 4 5
- 1 -
Солнце, центральное тело солнечной системы, представляет собой
раскалённый плазменный шар; Солнце - ближайшая к Земле звезда. Масса
Солнца 1,990х10 530 0кг (в 332958 раз больше массы Земли). В Солнце сосре-
доточено 99,866% массы Солнечной системы. Солнечный параллакс равен
8,794" (4,263х10 5-5 0радиан). Расстояние от Земли до Солнца меняется от
1,4710х10 511 0м (в январе) до 1,5210х10 511 0(в июле), составляя в среднем
1,4960х10 511 0м. Это расстояние принято считать одной астрономической еди-
ницей. Средний угловой диаметр Солнца составляет 1919,26" (9,305х10 5-3
рад), чему соответствует линейный диаметр Солнца, равный 1,392х10 59 0м (в
109 раз больше диаметра экватора Земли). Средняя плотность Солнца
1,41х10 53 0кг/м 53 0. Ускорение свободного падения на поверхности Солнца
составляет 273,98 м/сек 52 0. Вторая космическая скорость на поверхности
Солнца равна 6,18х10 55 0м/сек. Эффективная температура поверхности Солнца,
определяемая согласно закону излучения Стефана-Больцмана, по полному из-
лучению Солнца равна 5770 К.
История телескопических наблюдений Солнца начинается с наблюдений,
выполненных Г.Галлилеем в 1611 году; были открыты солнечные пятна, опре-
делён период вращения Солнца вокруг своей оси. В 1843 году немецкий аст-
роном Г.Швабе обнаружил цикличность солнечной активности. Развитие мето-
дов спектрального анализа позволило изучить физические условия на Солн-
це. В 1814 году Й.Фраунгофер обнаружил тёмные линии поглащения в спектре
Солнца - это положило начало изучению химического состава Солнца. С 1836
года регулярно ведутся наблюдения затмений Солнца, что привело к обнару-
жению короны и хромосферы Солнца, а также солнечный протуберанцев. В
1913 году американский астроном Дж.Хейл наблюдал зеемановское расщепле-
ние фраунгоферовых линий спектра солнечных пятен и этим доказал сущест-
вование на Солнце магнитных полей. К 1942 году шведский астроном Б.Эдлен
и другие отождествили несколько линий спектра солнечной короны с линиями
высокоионизированных элементов, доказав этим высокую температуру в сол-
нечной короне. В 1931 году Б.Лио изобрёл солнечный коронограф, позволив-
ший наблюдать корону и хромосферу вне затмений. В начале 40-х годов XX
века было открыто радиоизлучение Солнца. Существенным толчком для разви-
тия физики Солнца во второй половине XX века послужило развитие магнит-
ной гидродинамики и физики плазмы. После начала космической эры изучение
ультрафиалетового и рентгеновского излучения Солнца ведётся методами
внеатмосферной астрономии с помощью ракет, автоматических орбитальных
обсерваторий на спутниках Земли, космических лабораторий с людьми на
борту.
Вращение Солнца вокруг оси происходит в том же направлении, что и
вращение Земли, в плоскости, наклонённой на 7°15' к плоскости орбиты
- 2 -
Земли (эклиптике). Скорость вращения определяется по видимому движению
различных деталей в атмосфере Солнца и по сдвигу спектральных линий в
спектре края диска Солнца вследствие эффекта Доплера. Таким образом было
обнаружено, что период вращения Солнца неодинаков на разных широтах. По-
ложение различных деталей на поверхности Солнца определяется с помощью
гелиографических координат, отсчитываемых от солнечного экватора (гели-
ографическая широта) и от центрального меридиана видимого диска Солнца
или от некоторого меридиана, выбранного в качестве начального (так назы-
ваемого меридиана Каррингтона). При этом считают, что Солнце вращается
как твёрдое тело. Один оборот относительно Земли точки с гелиографи-
ческой широтой 17° совершают за 27,275 суток (синодический период). Вре-
мя оборота на той же широте Солнца относительно звёзд (сидерический пе-
риод) - 25,38 суток. Угловая скорость вращения 7f 0для сидерического вра-
щения изменяется с гелиографической широтой 7w 0по закону: 7w 0=14,33°-3°sin 52 7f
в сутки. Линейная скорость вращения на экваторе Солнца-около 2000 м/сек.
Солнце как звезда является типичным жёлтым карликом и располагается
в средней части главной последовательности звёзд на диаграмме Герцшпрун-
га-Рессела.Видимая фотовизуальная звёздная величина Солнца равна -26,74,
абсолютная визуальная звёздная величина M 4v 0равна +4,83. Показатель цвета
Солнца составляет для случая синей (В) и визуальной (М) областей спектра
M 4B 0-M 4V 0=0,65. Спектральный класс Солнца G2V. Скорость движения относитель-
но совокупности ближайших звёзд 19,7х10 53 0м/сек. Солнце расположено внут-
ри одной из спиральных ветвей нашей Галактики на расстоянии около 10 кпс
от её центра. Период обращения Солнца вокруг центра Галактики около 200
миллионов лет. Возраст Солнца - около 5х10 59 0 лет.
Внутреннее строение Солнца определено в предположении, что оно яв-
ляется сферически симметричным телом и находится в равновесии. Уравнение
переноса энергии, закон сохранения энергии, уравнение состояния идеаль-
ного газа, закон Стефана-Больцмана и условия гидростатического, лучисто-
го и конвекционного равновесия вместе с определяемыми из наблюдений зна-
чениями полной светимости, полной массы и радиуса Солнца и данным о его
химическом составе дают возможность построить модель внутреннего строе-
ния Солнца. Полагают, что содержание водорода в Солнце по массе около
70%, гелия около 27%, содержание всех остальных элементов около 2,5%. На
основании этих предположений вычислено, что температура в центре Солнца
составляет 10-15х10 56 0К, плотность около 1,5х10 55 0кг/м 53 0, давление 3,4х10 516
н/м 52 0(около 3х10 511 0атмосфер).Считается, что источником энергии, пополня-
ющим потери на излучение и поддерживающим высокую температуру Солнца,
являются ядерные реакции, происходящие в недрах Солнца. Среднее коли-
чество энергии, вырабатываемое внутри Солнца, составляет 1,92 эрг/г/сек.
- 3 -
Выделение энергии определяется ядерными реакциями, при которых водород
превращается в гелий. На Солнце возможны две группы термоядерных реак-
ций: так называемый протон - протонный (водородный) цикл и углеродный
цикл (цикл Бете). Наиболее вероятно, что на Солнце преобладает протон-
протонный цикл, состоящий из трёх реакций, в первой из которых из ядер
водорода образуются ядра дейтерия (тяжёлый изотоп водорода, атомная
масса 2); во второй из ядер водорода образуются ядра изотопа гелия с
атомной массой 3 и, наконец, в третьей из них образуются ядра устойчиво-
го изотопа гелия с атомной массой 4.
Перенос энергии из внутренних слоёв Солнца в основном происходит
путём поглощения электромагнитного излучения, приходящего снизу, и
последующего переизлучения. В результате понижения температуры при уда-
лении от Солнца постепенно увеличивается длина волны излучения, пере-
носящего большую часть энергии в верхние слои. Перенос энергии движением
горячего вещества из внутренних слоёв, а охлаждённого внутрь (конвекция)
играет существенную роль в сравнительно более высоких слоях, образующих
конвективную зону Солнца, которая начинается на глубине порядка 0,2 сол-
нечных радиуса и имеет толщину около 10 58 0м. Скорость конвективных движе-
ний растёт с удалением от центра Солнца и во внешней части конвективной
зоны достигает (2-2,5)х10 53 0м/сек. В ещё более высоких слоях (в атмосфере
Солнца) перенос энергии опять осуществляется излучением. В верхних слоях
атмосферы Солнца (в хромосфере и короне) часть энергии доставляется ме-
ханическими и магнитогидродинамическими волнами, которые генерируются в
конвективной зоне, но поглощаются только в этих слоях. Плотность в верх-
ней атмосфере очень мала, и необходимый отвод энергии за счёт излучения
и теплопроводности возможен только, если кинетическая энергия этих слоёв
достаточно велика. Наконец, в верхней части солнечной короны большую
часть энергии уносят потоки вещества, движущиеся от Солнца, так называе-
мый солнечный ветер. Температура в каждом слое устанавливается на таком
уровне, что автоматически осуществляется баланс энергии: количество при-
носимой энергии за счёт поглощения всех видов излучения, теплопровод-
ностью или движением вещества равно сумме всех энергетических потерь
слоя.
Полное излучение Солнца определяется по освещённости, создаваемой
им
←предыдущая следующая→
1 2 3 4 5
|
|