Milyen hőmérsékletű a nap. A Nap hőmérséklete: Napunk a következő hat évben fel fog robbanni

A Nap felszíni hőmérsékletét a napspektrum elemzésével határozzuk meg. Köztudott, hogy mindenki energiaforrása természetes folyamatok a Földön ezért a tudósok meghatározták a fűtés mennyiségi értékét különféle részek csillagunk.

A sugárzás intenzitása a spektrum egyes színrészeiben 6000 fokos hőmérsékletnek felel meg. Ez a Nap felszínének vagy fotoszférájának hőmérséklete.

A külső rétegekben szoláris légkör— a kromoszférában és a koronában magasabb hőmérséklet figyelhető meg. A koronában körülbelül egy-két millió fok van. Az erős fáklyák helye felett a hőmérséklet + rövid idő akár az ötvenmilliót is elérheti. A fáklya feletti korona magas felmelegedése miatt a röntgen- és rádiósugárzás intenzitása jelentősen megnő.

Csillagunk fűtésének számításai

Annak ellenére, hogy egyetlen foton sem hatol be a Nap belsejéből, a csillag belsejének bármely pontján ki tudjuk számítani a hőmérsékletet. számítások alapján többé-kevésbé ismerték a tudósok. A számítások azt mutatják, hogy minél mélyebbre hatol az ember a mélységbe, annál jobban felmelegszik a plazma.

A hőmérséklet a fotoszférában lévő 6000-ről 13 millió fokra emelkedik a központban.

Tudjuk, hogy minél magasabbra hevítenek egy anyagot, annál gyorsabban mozognak a részecskéi. Például a fotoszférában a protonok és a hidrogénatomok körülbelül 7 km/s, a fényelektronok pedig 300 km/s sebességgel mozognak. A koronában és a vörösben napos központ a protonok sebessége körülbelül 350 km/s, az elektronoké 15 000 km/sec.

A legtöbbet alacsony hőmérséklet a Napon megfigyelhető a régióban napfoltok. A nagy foltok 4000 C alá hevülnek. A foltot 6000 fokon körülvevő fehér fotoszféra 1 m 2 -es sugárzása körülbelül 5-ször intenzívebb, mint magának a foltnak az 1 m 2 -es sugárzása. Emiatt a foltok sötétnek vagy akár feketének tűnnek számunkra.

Bármely test, amely a Napba zuhant, pont rövid távú különálló atomokra bomlik, amelyektől elektronok válnak el. Egy csillagon az anyag kizárólag plazma formájában létezhet.

A hidrogén átalakítása héliummá termonukleáris reakcióként

A nap felmelegít és hőt bocsát ki a benne lejátszódó termonukleáris reakció miatt.

Termonukleáris reakció akkor következik be, amikor könnyebb elemekből nehezebb elemek keletkeznek. Ez történik csak nagy nyomáson és melegen. Ezért nevezik a reakciót termonukleárisnak.

A Napon végbemenő legfontosabb folyamat a hidrogén héliummá alakulása. Ez a folyamat a Nap összes energiájának forrása.
A napelemmag nagyon sűrű és nagyon meleg. Gyakran előfordulnak elektronok, protonok és más atommagok heves ütközései. Néha a protonok ütközése olyan gyors, hogy az elektromos taszítás erejét leküzdve átmérőjük távolságán belül közelednek egymáshoz. Ettől a távolságtól kezd működni atomerő, melynek eredményeként a protonok egyesülnek és energiát szabadítanak fel.

Négy proton fokozatosan héliummaggá egyesül, két proton neutronná alakul, kettő pozitív töltés pozitronok formájában szabadulnak fel, és két észrevehetetlen semleges részecske jelenik meg - neutrínók. Amikor elektronokkal találkoznak, mindkét pozitron gammasugárzás fotonokká alakul (megsemmisülés).

A hélium atom nyugalmi energiája kisebb, mint négy hidrogénatom nyugalmi energiája.

A tömegkülönbség gamma-fotonokká és neutrínókká alakul. Teljes energia Az összes keletkezett gamma-foton és két neutrínó feszültsége 28 MeV. A tudósoknak sikerült megszerezniük termonukleáris energia szintézis a Földön egy kísérleti reaktor létrehozása.
A csillag közepén fordul elő hatalmas mennyiség hasonló átalakulások. Ebben az esetben megközelítőleg félmilliárd tonna (pontosabban 567 millió tonna) hidrogén alakul át héliummá. Ugyanakkor mindössze 562,8 millió tonna hélium keletkezett, vagyis 4,2 millió tonnával kevesebb. Ez a tömegveszteség az, ami 1 másodperc alatt naptömeggé változik.
Ez az az energiamennyiség, amelyet a Nap egy másodperc alatt bocsát ki. Ez az érték a teljesítményt jelenti napsugárzás.

– a Naprendszer egyetlen csillaga: leírás és jellemzők fotókkal, érdekes tények, összetétel és szerkezet, elhelyezkedés a galaxisban, fejlődés.

A Nap Naprendszerünk életének központja és forrása. A csillag a sárga törpék osztályába tartozik, rendszerünk teljes tömegének 99,86%-át foglalja el, gravitációja pedig minden égitest felett érvényesül. Az ókorban az emberek azonnal megértették a Nap fontosságát a földi életben, ezért a fényes csillag említése a legelső szövegekben és sziklafestményekben található. Ez volt a mindenek felett uralkodó központi istenség.

Tanulmányozzuk a legérdekesebb tényeket a Napról - a Naprendszer egyetlen csillagáról.

Egymillió Föld elfér benne

• Ha megtöltjük csillagunkat, a Napot, 960 000 Föld fér el benne. De ha összenyomja őket, és megfosztja őket a szabad helytől, akkor a szám 1 300 000-re nő. A Nap felülete 11 990-szer nagyobb, mint a Földé.

A rendszer súlyának 99,86%-át bírja

• Tömege 330 000-szer nagyobb, mint a Földé. Körülbelül ¾ a hidrogénhez, a többi a héliumhoz kötődik.

Majdnem tökéletes gömb

• A Nap egyenlítői és poláris átmérője között mindössze 10 km a különbség. Ez azt jelenti, hogy a szférához az egyik legközelebb állunk égitestek.

A hőmérséklet a központban 15 millió °C-ra emelkedik

• A magban a fúziós folyamat következtében hő keletkezik, ahol a hidrogén héliummá alakul. A forró tárgyak általában kitágulnak, így csillagunk felrobbanhat, de az erős gravitáció tartja össze. A felület hőmérséklete 5600 °C-ra emelkedik.

Egy napon a nap elnyeli a földet

• Amikor a Nap elhasználja teljes hidrogénkészletét (130 millió év), átvált héliumra. Emiatt megnő a mérete, és elnyeli az első három bolygót. Ez a vörös óriás színpad.

Egy napon eléri föld nagyságú

• A vörös óriás után összeomlik, és összenyomott tömeget hagy maga után egy Föld méretű golyóban. Ez a fehér törpe szakasz.

8 perc alatt ér hozzánk egy napsugár

• A Föld 150 millió km-re van a Naptól. A fény sebessége 300 000 km/s, így a sugár 8 perc 20 másodperc alatt jut el hozzánk. De azt is fontos megérteni, hogy évmilliókig tartott, amíg az energia a napmagból a felszínre került.

A Nap sebessége 220 km/s

• A Nap 24 000-26 000 fényévre van a galaktikus központtól. Ezért 225-250 millió évet tölt keringési útján.

A Föld-Nap távolság az év során változik

• A Föld elliptikus pálya mentén mozog, így a távolság 147-152 millió km (csillagászati ​​egység).

Ez egy középkorú sztár

• A Nap 4,5 milliárd éves, ami azt jelenti, hogy hidrogénkészletének mintegy felét már elégette. De a folyamat még 5 milliárd évig folytatódik.

Erős mágneses mező figyelhető meg

• A napkitörések mágneses viharok során fordulnak elő. Ezt napfoltok képződésének tekintjük, ahol összegömbölyödnek mágneses vonalakés pörögnek, mint a földi tornádók.

A csillag generálja a napszelet

• A napszél töltött részecskék áramlata, amely 450 km/s gyorsulással halad át az egész naprendszeren. A szél ott jelenik meg, ahol a Nap mágneses tere kiterjed.

A Nap neve

• Maga a szó az óangolból származik, jelentése „dél”. Vannak gótikus és germán gyökerek is. 700 előtt A vasárnapot "napos napnak" hívták. A fordítás is szerepet játszott. Az eredeti görög heméra helíou a latin dies solis lett.

A Nap jellemzői

A Nap egy G-típusú fősorozatú csillag abszolút érték 4,83, ami fényesebb, mint a galaxis többi csillagának körülbelül 85%-a, amelyek közül sok vörös törpe. 696342 km átmérőjével és 1,988 x 10 30 kg tömegével a Nap 109-szerese nagyobb, mint a Földés 333 000-szer nagyobb tömegű.

Ez egy csillag, így a sűrűsége a rétegtől függően változik. Átlagos eléri az 1,408 g/cm3-t. De a maghoz közelebb 162,2 g/cm 3 -re nő, ami 12,4-szer magasabb, mint a Földön.

Sárgának tűnik az égen, de az igazi színe fehér. A láthatóságot a légkör teremti meg. A hőmérséklet a központ közeledtével növekszik. A mag felmelegszik 15,7 millió K-ra, a korona - 5 millió K, és látható felület– 5778 K.

A nap plazmából áll, ezért nagy mágnesességgel rendelkezik. Vannak északi és déli mágneses pólusok, és a vonalak alkotják a látható aktivitást felületi réteg. A sötét foltok hideg foltokat jelölnek, és ciklikusságot okoznak.

A koronális tömeg kilökődése és fellángolása akkor fordul elő, amikor vonalak mágneses mezőújrakonfigurálják. A ciklus 11 évig tart, amely alatt az aktivitás felgyorsul és csökken. Legnagyobb mennyiség a napfoltok maximális aktivitásnál jelentkeznek.

A látszólagos érték eléri a -26,74-et, ami 13 milliárdszoros fényesebb, mint Sirius(-1,46). A Föld 150 millió km-re van a Naptól = 1 AU. Ezt a távolságot leküzdeni fénysugár 8 perc 19 másodpercig tart.

A Nap összetétele és szerkezete

A csillag tele van hidrogénnel (74,9%) és héliummal (23,8%). Többek között nehéz elemek oxigén (1%), szén (0,3%), neon (0,2%) és vas (0,2%) van jelen. Belső rétegekre oszlik: mag, sugárzási és konvektív zóna, fotoszféra és légkör. Legnagyobb sűrűség(150 g/cm 3) maggal van ellátva, és a teljes térfogat 20-25%-át foglalja el.

A csillag egy hónapot tölt a tengelye elforgatásával, de ez hozzávetőleges becslés, mert ez egy plazmagolyó. Az elemzés azt mutatja, hogy a mag gyorsabban forog, mint a külső rétegek. Míg az egyenlítői vonal 25,4 napot tölt fordulatonként, addig a pólusok 36 napot vesznek igénybe.

A napenergia az égitest magjában képződik miatt magfúzió, a hidrogént héliummá alakítva. A hőenergia csaknem 99%-a benne keletkezik.

A sugárzás és a konvektív zónák között átmeneti réteg van - tacholin. Észrevehető hirtelen változás a sugárzási zóna egyenletes forgása és a konvekciós zóna differenciális forgása, ami komoly eltolódást okoz. A konvektív zóna 200 000 km-rel a felszín alatt található, ahol a hőmérséklet és a sűrűség is alacsonyabb.

A látható felületet fotoszférának nevezzük. E golyó fölött a fény szabadon terjedhet az űrben, napenergiát szabadítva fel. Vastagsága több száz kilométert ölel fel.

A fotoszféra felső része gyengébb fűtésű, mint az alsó része. A hőmérséklet 5700 K-re emelkedik, a sűrűség pedig 0,2 g/cm3.

A Nap légkörét három réteg képviseli: a kromoszféra, az átmeneti rész és a korona. Az első több mint 2000 km. Az átmeneti réteg 200 km-t foglal el, és 20 000-100 000 K-ig melegszik fel. A rétegnek nincsenek egyértelmű határai, hanem egy állandó fényudvarral kaotikus mozgás. A korona 8-20 millió K-re melegszik fel, amit a nap mágneses tere befolyásol.

A helioszféra egy mágneses gömb, amely túlnyúlik a heliopauszán (50 AU-ra a csillagtól). Napszélnek is nevezik.

A Nap evolúciója és jövője

A tudósok meg vannak győződve arról, hogy a Nap 4,57 milliárd évvel ezelőtt jelent meg a hidrogénből és héliumból álló molekulafelhő egy részének összeomlása miatt. Ezzel egy időben forogni kezdett (a szögimpulzus hatására), és egyre nagyobb nyomással melegedni kezdett.

A tömeg nagy része a központban összpontosult, a többi pedig koronggá alakult, amelyből később az általunk ismert bolygók alakulnak ki. A gravitáció és a nyomás fokozott hő- és magfúzióhoz vezetett. Robbanás történt, és megjelent a Nap. Az ábrán nyomon követheti a csillagok fejlődésének szakaszait.

A csillag jelenleg a fősorozat fázisában van. A mag belsejében több mint 4 millió tonna anyag alakul át energiává. A hőmérséklet folyamatosan emelkedik. Az elemzés azt mutatja, hogy az elmúlt 4,5 milliárd év során a Nap 30%-kal lett fényesebb, 100 millió évenként 1%-kal.

Úgy gondolják, hogy végül elkezd terjeszkedni, és vörös óriássá válik. A méretnövekedés miatt a Merkúr, a Vénusz és esetleg a Föld is meghal. Óriási fázisban marad körülbelül 120 millió évig.

Ezután megkezdődik a méret és a hőmérséklet csökkenésének folyamata. A maradék héliumot tovább égeti a magban, amíg a készlet el nem fogy. 20 millió év múlva elveszíti stabilitását. A föld elpusztul vagy felmelegszik. 500 000 év után a naptömegnek csak a fele marad meg, és a külső héj ködöt hoz létre. Ennek eredményeként meg fogjuk kapni fehér törpe, ami még trillió évig fog élni, és csak ezután válik feketévé.

A Nap helye a galaxisban

A Nap közelebb van az Orion Kar belső széléhez Tejút. A távolság a galaktikus középponttól 7,5-8,5 ezer parszek. Helyi buborék belsejében található - egy üreg a csillagközi közegben forró gázzal.

Hőmérséklet - nagyon fontos jellemzője halmazállapot, amelyen az alapja fizikai tulajdonságait. Meghatározása az egyik legnehezebb asztrofizikai probléma. Ez egyrészt a meglévő hőmérséklet-meghatározási módszerek összetettségéből, másrészt néhányuk alapvető pontatlanságából adódik. Ritka kivételektől eltekintve a csillagászok nem képesek a testre szerelt műszerekkel mérni a hőmérsékletet. Azonban még ha ez meg is valósulhatna, a hőmérő műszerek sok esetben használhatatlanok lennének, mivel a leolvasásuk nagymértékben eltérne a tényleges hőmérsékleti értéktől. A hőmérő csak akkor ad helyes leolvasást, ha termikus egyensúlyban van azzal a testtel, amelynek hőmérsékletét mérik. Ezért olyan testekhez, amelyek nincsenek benne termikus egyensúly, alapvetően lehetetlen hőmérőt használni, és speciális módszerekkel kell meghatározni a hőmérsékletüket. Tekintsük a főbb hőmérséklet-meghatározási módszereket, és jelöljük meg alkalmazásuk legfontosabb eseteit.

A hőmérséklet meghatározása a spektrumvonalak szélességével. Ez a módszer a (7.43) képlet használatán alapul, amikor az emissziós vagy abszorpciós spektrumvonalak Doppler-szélessége megfigyelésekből ismert. Ha a gázréteg optikailag vékony (nincs önabszorpció), és atomjai csak hőmozgást végeznek, akkor a kinetikus hőmérséklet értékét így közvetlenül megkapjuk. Ezek a feltételek azonban nagyon gyakran nem teljesülnek, amit elsősorban a megfigyelt profilok eltérése bizonyít az ábrán látható Gauss-görbétől. 90. Nyilvánvalóan ezekben az esetekben sokkal bonyolultabbá válik a spektrális vonalprofilok alapján történő hőmérséklet-meghatározás.

Hőmérséklet meghatározása megfigyelhető sugárzás megjelenéséhez vezető elemi atomi folyamatok vizsgálata alapján. Ez a hőmérséklet-meghatározási módszer a spektrum elméleti számításán és azok eredményeinek megfigyelésekkel való összehasonlításán alapul. Illusztráljuk ezt a módszert a napkorona példáján. A spektrumában olyan emissziós vonalak figyelhetők meg, amelyek többszörösen ionizált elemekhez tartoznak, amelyek atomjai több mint egy tucattól meg vannak fosztva. külső elektronok, amelyhez legalább több száz elektronvolt energiára van szükség. A napsugárzás ereje túl alacsony ahhoz, hogy a gáz ilyen erős ionizációját idézze elő. Csak az energetikai gyors részecskékkel, főleg szabad elektronokkal való ütközésekkel magyarázható. Következésképpen a napkoronában lévő részecskék jelentős részének hőenergiájának meg kell egyeznie több száz elektronvolttal. Az elektronvoltban kifejezett energiát e-vel jelölve és a (7.13) figyelembe vételével T = 11 600 V.

Ekkor a legtöbb gázrészecske energiája 100 eV több mint egymillió fokos hőmérsékleten.

Hőmérséklet meghatározása a fekete test sugárzás törvényeinek alkalmazása alapján. A hőmérséklet meghatározásának számos leggyakoribb módszere a fekete test sugárzásának törvényeinek (szigorúan véve csak a termodinamikai egyensúlyra érvényes) megfigyelt sugárzásra való alkalmazásán alapul. A bekezdés elején említett okok miatt azonban ezek a módszerek alapvetően pontatlanok, és kisebb-nagyobb hibákat tartalmazó eredményekhez vezetnek. Ezért vagy hozzávetőleges hőmérsékleti becslésekhez használják őket, vagy olyan esetekben, amikor bizonyítható, hogy ezek a hibák elhanyagolhatóak. Kezdjük ezekkel az esetekkel.

Egy optikailag vastag, átlátszatlan gázréteg a Kirchhoff-törvénynek megfelelően erős sugárzást hoz létre folytonos spektrumban. Tipikus példa erre a csillag légkörének legmélyebb rétegei. Minél mélyebbek ezek a rétegek, annál jobban el vannak szigetelve a környező tértől, és annál közelebb van a sugárzásuk az egyensúlyhoz. Ezért a csillag belső rétegei esetében, amelyek sugárzása egyáltalán nem ér el minket, a hősugárzás törvényei megelégszenek magas fokú pontosság.

Teljesen más a helyzet vele külső rétegek csillagok. Köztes helyzetet foglalnak el a teljesen elszigetelt belső rétegek és a teljesen átlátszó legkülső rétegek (értsd: látható sugárzás) között. Valójában azokat a rétegeket látjuk, amelyek optikai mélysége nem különbözik túlságosan az 1-től. Valójában a mélyebb rétegek kevésbé láthatóak az átlátszatlanság mélységgel növekvő gyors növekedése miatt, és a legkülső rétegek gyengén bocsátanak ki (emlékezzünk arra, hogy az optikailag vékony réteg emissziója réteg arányos annak optikai vastagságával). Ebből következően az adott test határain túlmutató sugárzás elsősorban rétegekben fordul elő. Más szóval, az általunk látott rétegek olyan mélységben helyezkednek el, ahonnan a gáz átlátszatlanná válik. Számukra a hősugárzás törvényei csak megközelítőleg teljesülnek. Így például a csillagok esetében általában ki lehet választani egy Planck-görbét, amely bár nagyon durván, de spektrumában mégis hasonlít az energiaeloszlásra. Ez lehetővé teszi számunkra, hogy nagy fenntartásokkal Planck, Stefan-Boltzmann és Wien törvényeit alkalmazzuk a csillagok sugárzására.

Tekintsük ezeknek a törvényeknek a napsugárzásra való alkalmazását. A 91. ábra a megfigyelt energiaeloszlást mutatja a napkorong középpontjának spektrumában, valamint számos Planck-görbét különböző hőmérsékletekre. Ebből az ábrából világos, hogy egyik sem egyezik pontosan a Nap görbéjével. Utóbbinál a sugárzási maximum nem annyira hangsúlyos. Ha feltételezzük, hogy a hullámhosszban játszódik le max = 4300 Å, akkor a Wien-féle elmozdulási törvény által meghatározott hőmérséklet egyenlő lesz T ( ellenőrzés) = 6750°.

A Nap felületének 1 cm 2 -e által kibocsátott teljes energia egyenlő

e ¤ = 6,28×10 10 erg/cm 2 × mp.

Ezt az értéket a Stefan-Boltzmann törvény (7.33) képletébe behelyettesítve megkapjuk az ún.

Tehát egy test effektív hőmérséklete egy olyan abszolút fekete test hőmérséklete, amelynek minden négyzetcentimétere a teljes spektrumban ugyanolyan energiaáramot bocsát ki, mint 1 cm2. adott test.

Hasonló módon vezetjük be a fényerő és a színhőmérséklet fogalmát. A fényességhőmérséklet egy olyan abszolút fekete test hőmérséklete, amelynek minden négyzetcentimétere egy bizonyos hullámhosszon ugyanazt az energiaáramot bocsát ki, mint az adott test azonos hullámhosszon. A fényességi hőmérséklet meghatározásához a Planck-képletet kell alkalmazni a kibocsátó felület megfigyelt monokromatikus fényességére. Nyilvánvaló, hogy a spektrum különböző részein igazi test eltérő fényerősségűek lehetnek. Így például az ábra alapján. 91 látható, hogy a Nap görbéje különböző Planck-görbéket metsz, amelyek megfelelő hőmérsékletei a Nap fényességi hőmérsékletének változását mutatják a látható spektrum különböző részein.

A fényerősség hőmérsékletének meghatározása nagyon összetett sugárzási intenzitásmérést igényel abszolút mértékegységek. Sokkal könnyebb meghatározni a sugárzási intenzitás változását a spektrum egy bizonyos tartományában (relatív energiaeloszlás).

Az abszolút fekete test hőmérsékletét, amelynek relatív energiaeloszlása ​​a spektrum valamely részében megegyezik egy adott testével, a test színhőmérsékletének nevezzük. Ismét visszatérve a Nap spektrumában az energia eloszlására, azt látjuk, hogy az 5000-6000 Å hullámhossz-tartományban a Napra vonatkozó görbe meredeksége az ábrán. A 91. ábra ugyanaz, mint a Planck-görbe 7000°-os hőmérsékletre ugyanabban a spektrumtartományban.

A fent bemutatott effektív, fényerő és színhőmérséklet fogalmak tehát csak a megfigyelt sugárzás tulajdonságait jellemző paraméterek. Ahhoz, hogy kiderítsük, milyen pontossággal és milyen mélységben adnak képet a tényleges testhőmérsékletről, további kutatásokra van szükség

Elemezzük az eredményeket. A Nap effektív hőmérséklete, amelyet a teljes sugárzási fluxus határoz meg, 5760°-nak bizonyult, míg a maximális sugárzás helyzete a Nap spektrumában megfelel a Wien törvénye által meghatározott hőmérsékletnek, körülbelül 6750°-nak. Relatív eloszlás A spektrum különböző részein lévő energia lehetővé teszi a színhőmérséklet meghatározását, amelynek értéke még csak a látható tartományon belül is nagymértékben változik. Például a 4700-5400 Å hullámhossz-tartományban a színhőmérséklet 6500°, a közelben pedig a 4300-4700 Å hullámhossz-tartományban körülbelül 8000°. A fényességhőmérséklet még szélesebb spektrumon változik, amely az 1000-2500 Å spektrumtartományban 4500°-ról 5000°-ra nő, zöld sugarakban (5500 Å) megközelíti a 6400°-ot, a méteres hullámok rádiótartományában pedig eléri millió fok! Az érthetőség kedvéért az összes felsorolt ​​eredményt táblázatban foglaltuk össze. 4.

A táblázatban megadott adatok közötti különbség. 4 alapvető fontosságú, és a következő fontos következtetésekhez vezet:

1. A Nap sugárzása eltér egy teljesen fekete test sugárzásától. IN egyébként táblázatban megadott összes hőmérsékleti érték. 4 ugyanaz lenne.

2. A napanyag hőmérséklete a mélységgel változik. Valójában az erősen hevített gázok átlátszatlansága nem azonos a különböző hullámhosszokon. IN ultraibolya sugarak a felszívódás nagyobb, mint a láthatóakban. Ugyanakkor az ilyen gázok a legerősebben elnyelik a rádióhullámokat. Ezért a rádió, az ultraibolya és a látható sugárzás a Nap mélyebb és mélyebb rétegeire utal. Figyelembe véve a fényességhőmérséklet megfigyelt függését a hullámhossztól, azt találjuk, hogy valahol a Nap látható felszínének közelében van egy minimális hőmérsékletű (kb. 4500°-os) réteg, amely távoli ultraibolya sugarakban is megfigyelhető. E réteg felett és alatt a hőmérséklet gyorsan emelkedik.

3. Az előzőből az következik legtöbb a napanyagnak nagyon erősen ionizáltnak kell lennie. Már 5-6 ezer fokos hőmérsékleten számos fém atomja ionizálódik, 10-15 ezer fok felett pedig a Napban legnagyobb mennyiségben előforduló elem - a hidrogén - ionizálódik. Ebből következően a napanyag plazma, azaz. gáz, amelyben az atomok többsége ionizált. Csak a látható szél közelében lévő vékony rétegben gyenge az ionizáció, és a semleges hidrogén dominál

Az asztalról Az 5. ábra azt mutatja, hogy a Nap mélyén a hőmérséklet meghaladja a 10 millió fokot, a nyomás pedig a százmilliárd atmoszférát (1 atm = 103 dyne/cm2). Ilyen körülmények között az egyes atomok óriási sebességgel mozognak, például másodpercenként több száz kilométert is elérve a hidrogénért. Mivel az anyag sűrűsége nagyon nagy, nagyon gyakran előfordulnak atomütközések. Ezen ütközések némelyike ​​a nukleáris reakciókhoz szükséges atommagok közelébe vezet.

A Nap belsejében két nukleáris reakció játszik jelentős szerepet. Egyikük eredményeként, vázlatosan az ábrán látható. 130, négy hidrogénatomból egy hélium atom keletkezik. A reakció közbenső szakaszaiban nehézhidrogén-magok (deutérium) és a He 3 izotóp magjai képződnek. Ezt a reakciót proton-protonnak nevezik.

Egy másik, szoláris körülmények közötti reakció sokkal kisebb szerepet játszik. Végül egy négy protonból álló héliummag kialakulásához is vezet. A folyamat bonyolultabb, és csak szén jelenlétében mehet végbe, amelynek magjai az első szakaszban belépnek a reakcióba, és az utolsó szakaszban felszabadulnak. Így a szén katalizátor, ezért a teljes reakciót szénciklusnak nevezik.

Rendkívül fontos tény, hogy a héliummag tömege csaknem 1%-kal kisebb, mint négy proton tömege. Ezt a látszólagos tömegveszteséget tömeghibának nevezzük, és a nukleáris reakciók eredményeként nagy mennyiségű energia szabadul fel.

A leírt nukleáris reakciók a Nap által az űrbe bocsátott energiaforrások.

Mivel a legmagasabb hőmérséklet és nyomás a Nap legmélyebb rétegeiben jön létre, a nukleáris reakciók és az ezzel járó energiafelszabadulás a Nap közepén zajlik a legintenzívebben. Csak itt a proton-proton reakció mellett a szénciklus játszik fontos szerepet. Ahogy távolodsz a Nap középpontjától, a hőmérséklet és a nyomás csökken, az energiafelszabadulás miatt szén körforgása gyorsan leáll és a középponttól kb. 0,2-0,3 sugarú távolságig csak a proton-proton reakció marad jelentős. A középponttól több mint 0,3 sugarú távolságban a hőmérséklet 5 millió fok alá, a nyomás pedig 10 milliárd atmoszféra alá csökken. Ilyen körülmények között nukleáris reakciók egyáltalán nem léphetnek fel. Ezek a rétegek csak a nagyobb mélységben felszabaduló sugárzást közvetítik gamma-sugarak formájában, amelyeket az egyes atomok elnyelnek és újra kibocsátanak. Fontos, hogy minden egyes elnyelt nagy energiakvantum helyett az atomok általában több kisebb energiájú kvantumot bocsátanak ki. Ez úgy történik következő ok. Az elnyelés hatására az atom ionizálódik vagy erősen gerjesztődik, és kibocsátó képességet nyer. Az elektron azonban nem azonnal tér vissza eredeti energiaszintjére, hanem köztes állapotokon keresztül, az átmenetek során, amelyek között alacsonyabb energiájú kvantumok szabadulnak fel. Ennek eredményeként a kemény kvantumok egyfajta „töredezettsége” történik kevésbé energikusakká. Ezért gamma-sugarak helyett röntgen, röntgen helyett ultraibolya sugarak bocsátanak ki, amelyek viszont a külső rétegekben látható és hősugarak kvantumává zúzódnak, végül a Nap bocsát ki.

Sugárzási egyensúlyi zónának nevezzük a Napnak azt a részét, amelyben a magreakciók következtében felszabaduló energia elhanyagolható mértékű, és az energiaátadás folyamata a sugárzás elnyelésével, majd az azt követő újraemisszióval megy végbe. A Nap középpontjától körülbelül 0,3–0,7 r¤ távolságra helyezkedik el. E szint felett maga az anyag kezd részt venni az energiaátadásban, és közvetlenül a Nap megfigyelhető külső rétegei alatt, sugarának körülbelül 0,3-án egy konvektív zóna alakul ki, amelyben az energia konvekcióval kerül átadásra.

A Nap egy csillag, amely a benne végbemenő események hatására hőt termel. termonukleáris reakciók a hidrogénmolekulák inert gázzá – héliummá – való átalakításával. A hőmérséklet mértéke fokban és különböző rétegekben változik. Tekintettel arra, hogy a Föld nagy távolságra van a csillagtól, védve vagyunk annak égető hatásaitól. Ahhoz, hogy biztonságban érezze magát, az emberiségnek meg kell fejtenie minden titkát.

A csillag szerkezete

Hogy néz ki a Nap és miből áll. Alapvetően egy többrétegű plazma-gáz gömbről van szó, melynek belső térfogata több zónára osztható, eltérő összetételű, tulajdonságokkal, viselkedéssel és az anyag jellemzőivel.

A Nap szerkezete a következőképpen ábrázolható:

• a mag egy óriási fúziós „kemence”, amely hőt és energiát termel fotonok formájában. Ők azok, akik fényt hoznak a Földre. A magsugár nem haladja meg a teljes sugár negyedét égi test; a nap középpontjában a hőmérséklet eléri a 14 millió Kelvint;
• sugárzási (kibocsátó) zóna, vastagsága körülbelül háromszázezer kilométer, és jellemző nagy sűrűségű. Itt lassú az energia a felszínre költözik. Lényegében ez a termonukleáris fúzió területe;
• a konvektív zóna, ahol az energia sokkal gyorsabban mozog a felszínre vagy a fotoszférába;
• A felszín felett kezdődik a szoláris légkör örvénygázainak zónája.

A gömbök és jellemzőik

A fotoszféra a legvékonyabb és legmélyebb réteg a Nap felszíne felett, amely folyamatos spektrumban figyelhető meg látható fény. A fotoszféra magassága körülbelül 300 km. Minél mélyebb a fotoszféra réteg, annál melegebb lesz.

Kromoszféra - külső héj, a fotoszférát körülvevő. Vastagsága megközelítőleg 10 000 km, és eltérő heterogén szerkezet. A korona a légkör külső, ezért szokatlanul ritka része, amely alatt látható teljes napfogyatkozás. Hőmérséklete több mint egymillió fok.

A légkör állandó rezgésnek van kitéve körülbelül 5 percenként. Beleterjedve felső rétegek A légkörben a hullámok átadják nekik az energia egy részét, más rétegek (kromoszféra és korona) gázai felmelegszenek. azért felső része A Nap fotoszférája bizonyul a „leghidegebbnek”.

Figyelem! Az óriási fúziós reaktorban a sűrűség, a hőmérséklet és a nyomás csökken, ahogy távolodsz a magtól.

A nap hőmérséklete fokban minden gömbjében más és más, így a Nap hőmérséklete a felszínen 5800 Celsius-fok, napkorona – 1 500 000, a napmag hőmérséklete 13 500 000.

Sugárzás erőssége

A sugárzási teljesítmény nagyon nagy: körülbelül 385 milliárd megawatt. Szinte azonnal 700 millió tonna hidrogén alakul át 695 millió tonna héliummá és 5 millió tonna gamma-sugárzássá. A csillag magas hőmérséklete miatt a képződéssel a hidrogént héliummá alakító fúzió megy végbe napenergiaés egy fotonfolyam sugárzása. Egy ilyen áramlás közönségesen napszélnek nevezik, amely 450 km/s-nál nagyobb sebességgel halad.

A sugárzásnak köszönhetően támogatott életfolyamatokat a Földön éghajlata meghatározott. Formálisan a ragyogás már majdnem fehér, azonban közeledik a föld felszíne, sárgává válik - ez a spektrum rövidhullámú részének fényszórásának és elnyelésének az eredménye.

A napszélnek van egy másik definíciója is: a koronális tömegkidobások (CME-k), amelyek a radioaktív anyagok kolosszális frontja. ionizált töltött részecskék, címre küldve kozmikus szakadékés felégeszt mindent, ami az útjába kerül.

Amikor a fotonok elérik a felszíni rétegeket, a csillag külső rétegei forognak, ami erőteljes mágneses ellenállást és lökéshullámokat eredményez.

A hihetetlen sebességre felgyorsult gázok erős mágneses tereket is generálnak, amelyek a csillag forgásakor összeütköznek és kiszabadulnak a felszínről.

IN világűr a mágnesesek kitörnek hatalmas hurkok. Ezen képződmények némelyike ​​olyan nagy, hogy a Föld hatalmas mozgástérrel áthaladhat rajtuk.

Egy erősen radioaktív ionizált plazma alvadék válik le róluk, és hatalmas sebességgel elszáll. Ez az MCU. Fájhat űrhajóés még az űrhajósok életét is fenyegeti. Egy ilyen gyilkos front néha eléri a Földet 16 óra alatt. Összehasonlításképpen: gyorsan űrhajó a repülés évekig tartana, és napszél Ez az út mindössze néhány órát vesz igénybe.

Fontos! A napszél halálos veszélyt jelent bolygónkon minden élet létezésére. Ha a Föld nem rendelkezne olyan mágneses mezővel, amely áthatolhatatlan akadályt képez a részecskék számára, az élet néhány másodpercen belül megszakadna.

Felbukkanás

Vannak különböző elméletek a nap megjelenése. Íme az egyik közülük. IN határtalan térÉvmilliókon keresztül felhalmozódott a por és a gáz, a gravitáció és a nyomás hatására megnőtt a hő, ami magfúzióhoz és robbanáshoz vezetett. Először a hatalmas anyagfelhalmozástól csillag keletkezett, majd a hozzá közel álló bolygók.

Sokan kíváncsiak, hány éves a Napunk, és hogyan keletkezett. A sztár pontos korát természetesen lehetetlen kideríteni. A rendszer egyetlen csillaga állítólag 4,57 milliárd évvel ezelőtt jelent meg.

Van egy hipotézis, hogy egy csillag élettartama a fő sorozatban nem haladja meg a 10 milliárd évet. Ez azt jelenti, hogy most már majdnem életének közepén jár, és élettartama után fénye sokkal fényesebb lesz, a hőmérséklet pedig gyorsan csökken, és a csillag eléri a vörös óriás stádiumot. Ekkor a külső héja tágulni kezd, majd tömegét veszíti. Ez azt eredményezheti, hogy a felszíni rétegek elérik a Föld pályáját.

A tárcsa átmérője

Mert egy sztár az gázgömb, mely forog, alakja a pólusoknál enyhén lapított. Szerint tudományos kutatás, a nap felszínén egyáltalán nincsenek szilárd területek, ezért az „átmérő” kifejezés a légkör egyik rétegének méretét jellemzi.

alapján csillagászati ​​megfigyelések a segítségével optikai hatás"Bailey rózsafüzér", ez a paraméter a fotoszféra-zóna átmérője sugárzó energia átvitel.

Ezzel a módszerrel kapott átlagos sugár A Nap távolsága 695 990 km. Ezért a nap átmérője kilométerben 1 millió 392 ezer.

Van egy másik módszer a nap méretének kiszámítására - helioseizmológiai módszerekkel a felszín tanulmányozásával gravitációs f-hullámok, a napon keletkezett.

A „szeizmikus” módszerrel kapott adatok mást mutatnak sugár értéke - 695 700 km, és a nap átmérője kilométerben 1 391 400 Ez az érték körülbelül 300 km-rel kisebb, mint a fotoszféra sugara.

Fontos! Bár a két érték közötti különbség kicsi (kb. 0,04%), a korábban beállított érték megváltoztatása más paraméterek túlbecsléséhez vezethet, kivéve a sűrűséget és a hőmérsékletet. .

Forgási sebesség

Egy nem merev test teljesen másképp forog, mint a bolygók. U különböző rétegek a csillagoknak megvan a forgási sebessége. A legnagyobb az Egyenlítő közelében van, egy fordulat körülbelül 25 napig tart. Minél távolabb helyezkedik el a réteg az egyenlítőtől, annál kisebb a forgási sebessége. Tehát a pólusok egy fordulatot tesznek körülbelül 36 napon belül. Ezért a világítótestnek milliói vannak mágneses pólusok, és nem kettő, mint a bolygónk.

Figyelem! Napkelte és napnyugta trópusi országokban közelről úgy történik, mintha menetrend szerint történne - ugyanabban az időben, minden nap, egész évben. Ezért a trópusokon a nappal egyenlően oszlik meg: a nappal és az éjszaka hossza 12 óra.

Külső héj és szerkezete

A felszínt általában külső rétegeknek nevezik, amelyeket szörnyű robbanások, kibocsátások és kitörések ráznak meg. A nap hőmérséklete fokban 6000 C⁰.

A Nap felszínén sok van szokatlan képződmények különböző méretű, amelyek közül a leghíresebbek a foltok - sötét színű területek, jelzi azokat a helyeket, ahol az erős mágneses mezők belépnek a nap légkörébe. A Nap teljes felületét úgynevezett konvektív cellák borítják.

Figyelem! A Nap felszínén gyakori kitörések fordulnak elő, melyeket magas hőmérsékletű plazma- és gázkibocsátás kísér.

Ilyen naptevékenység lehet negatív következményei bolygónk számára. Ráadásul egy ilyen folyamat hirtelen és kiszámíthatatlan, és több órától több napig is eltarthat. Amit sokan megszoktak hívás mágneses viharok , negatívan befolyásolja az emberi állapotot.

A tudósok számára fontos, hogy ne csak a Nap hőmérsékletét Celsius-fokban és átmérőjét kilométerben ismerjék, hanem más jellemzőket is, hogy nyomon tudják követni az égi csillag tevékenységét.

A Nap felszínének hőmérséklete Celsius-fokban átlagosan 5726 fok, a korona - 1500 ezer, a magé pedig 13,5 millió fok.

Ma megfigyelhető az űridőjárás online, megtudja, milyen a Nap hőmérséklete fokban. A csillag állapota jelentősen befolyásolja űr időjárás rendszerünkben. Számos paraméter határozza meg:

• ionizált plazma áramlása,
• erős sugárzás és fáklyák,
• a napszél erőssége.

A nap különböző rétegeinek hőmérséklete

A Nap szerkezete és egyéb érdekes tények

Következtetés

A csillagászat fejlődése lehetővé tette az égitestek távoli perspektívájának meghatározását és megkönnyítette a gyűjtést információk az időjárási szolgálatokhoz. Ma már új bolygókon lehet kutatást végezni, a Föld biztonságának szintje növekszik, a védekezés módszerei lehetséges ütközések aszteroidákkal és más égitestekkel.

A hozzánk legközelebb álló sztár

A nap a legmelegebb hely naprendszer, így felmerül a kérdés, hogy mennyi a hőmérséklete? A Nap felszínén a hőmérséklet körülbelül 5800 Kelvin, a középpontban viszont eléri a 15 millió Kelvint. Miért történik ez?

Mi a Nap

Ez egy nagy plazma hidrogéngömb, amelyet teljes tömegének kölcsönös vonzása tart össze. Ez a hatalmas tömegű hidrogén nyomást gyakorol az alatta lévő rétegekre, így a mélység növekedésével a nyomás nő. Ha le tudnánk szállni a Nap magjába, akkor annak középpontjában láthatnánk, hogy a nyomás és a hőmérséklet elegendő a magfúziós reakciók kiváltásához. Ez egy olyan folyamat, amelyben a protonok egyesülve hélium atomokat képeznek.

Ez csak akkor történik meg magas hőmérsékletekés hihetetlen nyomás alatt. Az egyesülési folyamat rávilágít nagy számban energia és gamma-sugárzás.

Titokzatos "tornádók" a Nap felszínén

A hatalmas hőmérsékletre hevített magban lévő gáz nyomása kitágulásra kényszeríti, miközben a még nagyobb összenyomás folyamata leáll. Valójában olyan állapotban van, hogy a fedőrétegek nyomását kiegyenlíti a felmelegített gáz nyomása. A nap tökéletes egyensúlyban van.

A gravitáció megpróbálja a lehető legnagyobb mértékben egy kis golyóvá összenyomni, és ez kedvező feltételeket teremt a magfúzióhoz.