То, что без Солнца жизнь на Земле не существовала бы, люди поняли давным-давно, ведь его возвеличивали, ему поклонялись, а отмечая день Солнца, нередко приносили человеческие жертвы. За ним наблюдали и, создавая обсерватории, решали такие простые на первый взгляд вопросы о том, почему Солнце светит днём, какова по своей сути природа светила, когда происходит закат Солнца, где оно встаёт, какие объекты находятся вокруг Солнца, и планировали свою деятельность на основе полученных данных.

Ученые не догадывались, что на единственной звезде Солнечной системы существуют времена года, очень напоминающие «сезон дождей» и «сухой сезон». Активность Солнца попеременно возрастает то в северном, то в южном полушарии, длится одиннадцать месяцев, и столько же времени снижается. Наряду с одиннадцатилетним циклом его активности напрямую зависит жизнь землян, поскольку в это время из недр звезды выбрасываются мощные магнитные поля, вызывающие опасные для планеты солнечные возмущения.

Возможно, кое-кто удивится, узнав, что Солнце планетой не является. Солнце — это огромный, светящийся, состоящий из газов шар, внутри которого постоянно происходят термоядерные реакции, выделяющие энергию, дающую свет и тепло. Интересно, что подобной звезды в Солнечной системе не существует, а потому оно притягивает к себе все объекты более мелких размеров, оказавшиеся в зоне его гравитации, в результате чего они начинают вращаться вокруг Солнца по траектории.

Естественно, в космосе Солнечная система находится не сама по себе, а входит в состав Млечного пути, галактики, что являет собой огромную звёздную систему. От центра Млечного пути, Солнце отделяет 26 тыс. световых лет, поэтому движение Солнца вокруг него составляет один оборот за 200 млн. лет. А вот вокруг своей оси звезда оборачивается за месяц – и то, данные эти приблизительны: оно являет собой плазмовый шар, составные которого вращаются с разной скоростью, а потому трудно сказать, сколько именно времени уходит на полный оборот. Так, например, в районе экватора это происходит за 25 дней, у полюсов – на 11 дней больше.

Из всех известных на сегодняшний день звёзд, по яркости наше Светило находится на четвёртом месте (когда звезда проявляет солнечную активность, она светит ярче, чем когда спадает). Сам по себе этот огромный газообразный шар белого цвета, но из-за того, что наша атмосфера поглощает волны короткого спектра и луч Солнца у поверхности Земли рассеивается, свет Солнца становится желтоватого оттенка, а белый цвет можно увидеть разве что в ясный погожий день на фоне голубого неба.

Будучи единственной звездой Солнечной системы, Солнце также является единственным источником её света (не считая очень далёких звёзд). Несмотря на то, что Солнце и Луна на небе нашей планеты являются самыми крупными и яркими объектами, разница между ними огромная. Тогда как Солнце само излучает свет, спутник Земли, будучи абсолютно тёмным объектом, просто отражает его (можно сказать, что мы также видим Солнце ночью, когда на небе находится освещённая им Луна).

Светило Солнце – звезда молодая, её возраст, по оценкам учёных, составляет более четырёх с половиной миллиардов лет. А потому относится к звезде третьего поколения, которая была образована из остатков ранее существующих звёзд. Его по праву считают самым большим объектом Солнечной системы, поскольку его вес в 743 раза больше массы всех планет, вращающихся вокруг Солнца (наша планета в 333 тысяч раз легче Солнца и меньше его в 109 раз).

Атмосфера Солнца

Так как температурные показатели верхних слоёв Солнца превышают 6 тыс. градусов Цельсия, оно твёрдым телом не является: при такой высокой температуре любой камень или металл трансформируется в газ. К таким выводам учёные пришли недавно, поскольку раньше астрономы выдвигали предположение, что излучаемый звездой свет и тепло являются результатом горения.

Чем больше астрономы наблюдали за Солнцем, тем понятней становилось: его поверхность накалена до предела вот уже несколько миллиардов лет, а так долго ничего гореть не может. По одной из современных гипотез, внутри Солнца происходят те же процессы, что в атомной бомбе – материя преобразовывается в энергию, и в результате термоядерных реакций водород (его доля в составе звезды составляет около 73,5 %) трансформируется в гелий (почти 25%).

Слухи о том, что Солнце на Земле рано или поздно погаснет, не лишены оснований: количество водорода, находящегося в ядре, не безгранично. По мере его сгорания внешний слой звезды будет расширяться, в то время как ядро, наоборот, уменьшаться, в результате чего жизнь Солнца закончится, и оно преобразуется в туманность. Начнётся этот процесс нескоро. По расчётам учёных, это произойдёт не ранее, чем через пять-шесть миллиардов лет.

Что касается внутренней структуры, то поскольку звезда являет собой газообразный шар, с планетой его объединяет разве что наличие ядра.

Ядро

Именно здесь происходят все термоядерные реакции, порождающие тепло и энергию, которые, минуя все последующие слои Солнца, покидают её в виде солнечного света и кинетической энергии. Солнечное ядро простирается от центра Солнца на расстояние в 173 000 км (приблизительно 0,2 солнечного радиуса). Интересно, что в ядре звезда вокруг своей оси вращается намного быстрее, чем в верхних слоях.

Зона лучистого переноса

Ушедшие из ядра фотоны в зоне лучистого переноса сталкиваются с плазмовыми частицами (ионизированным газом, образованным из нейтральных атомов и заряженных частиц, ионов и электронов) и обмениваются с ними энергией. Столкновений наблюдается так много, что фотону, дабы миновать этот слой, иногда требуется около миллиона лет, и это несмотря на то, что плотность плазмы и её температурные показатели у внешней границы уменьшаются.

Тахоклин

Между зоной лучистого переноса и конвективной зоной находится очень тонкий слой, где происходит формирование магнитного поля – силовые линии электромагнитного поля вытягиваются плазмовыми потоками, увеличивая его напряжённость. Есть все основания предполагать, что здесь плазма значительно изменяет свою структуру.

Конвективная зона

Возле солнечной поверхности, температуры и плотности вещества становится недостаточно для того, чтобы энергия Солнца переносилась лишь с помощью переизлучения. Поэтому здесь плазма начинает вращаться, образовывая вихри, перенося энергию к поверхности, при этом чем ближе к внешнему краю зоны, тем больше она охлаждается, а плотность газа уменьшается. В то же время охлаждённые на поверхности частицы находящейся над ней фотосферы уходят в конвективную зону.

Фотосфера

Фотосферой называют самую яркую часть Солнца, которую можно увидеть с Земли в виде солнечной поверхности (называется она так условно, поскольку тело, состоящее из газа, поверхности не имеет, поэтому её относят к части атмосферы).

По сравнению с радиусом звезды (700 тыс. км) фотосфера представляет собой очень тонкий слой толщиной от 100 до 400 км.

Именно здесь во время проявления солнечной активности происходит выделение световой, кинетической и тепловой энергии. Поскольку температура плазмы в фотосфере ниже, чем в остальных местах, и присутствует сильное магнитное излучение, в неё формируются солнечные пятна, порождающие всем известный феномен, как вспышки на Солнце.

Хотя вспышки на Солнце непродолжительны, энергии в этот период выбрасывается чрезвычайно много. А проявляется она в виде заряженных частиц, ультрафиолетового, оптического, рентгеновского или гамма-излучения, а также плазмовых течений (на нашей планете они вызывают магнитные бури, негативно влияющие на здоровье людей).

Газ в этой части звезды относительно разряжён и вращается очень неравномерно: его оборот в районе экватора составляет 24 дня, на полюсах – тридцать. В верхних слоях фотосферы зафиксированы минимальные температурные показатели, из-за которых из 10 тыс. атомов водорода только один имеет заряженный ион (несмотря на это, даже в этой области плазма является достаточно ионизированной).

Хромосфера

Хромосферой называют верхнюю оболочку Солнца толщиной в 2 тыс. км. В этом слое температура резко возрастает, а водород и другие вещества начинают активно ионизироваться. Плотность этой части Солнца обычно невысока, а потому с Земли трудно различима, и увидеть её можно лишь в случае затмения Солнца, когда Луна закрывает собой более яркий слой фотосферы (хромосфера в это время светится красным цветом).

Корона

Корона является последней внешней, сильно раскалённой оболочкой Солнца, которая видна с нашей планеты во время полного солнечного затмения: она напоминает лучистый ореол. В другое время увидеть её невозможно из-за очень невысокой плотности и яркости.

Состоит она из протуберанцев, фонтанов раскалённого газа высотой до 40 тыс. км, и энергетических извержений, которые на огромной скорости уходят в космос, образуя солнечный ветер, состоящий из потока заряженных частиц. Интересно, что именно с солнечным ветром связаны многие природные явления нашей планеты, например, северное сияние. Надо заметить, что солнечный ветер сам по себе чрезвычайно опасен, и если нашу планету не защищала атмосфера, то он погубил бы всё живое.

Земной год

Вокруг Солнца наша планета движется на скорости около 30 км/с и период полного её оборота равняется одному году (длина орбиты составляет более 930 млн. км). В точке, где солнечный диск находится ближе всех к Земле, нашу планету от звезды отделяет 147 млн. км, а в наиболее удалённой точке – 152 млн. км.

Видимое с Земли «движение Солнца» изменяется на протяжении целого года, а его траектория напоминает восьмёрку, вытянутую вдоль оси Земли с севера на юг с уклоном в сорок семь градусов.

Происходит это из-за того, что угол отклонения оси Земли от перпендикуляра к плоскости орбиты составляет около 23,5 градусов, а поскольку наша планета вращается вокруг Солнца, лучи Солнца ежедневно и ежечасно (не считая экватора, где день равен ночи) меняют угол своего падения в одной и той же точке.

Летом в северном полушарии наша планета наклонена в сторону Светила, а потому лучи Солнца освещают земную поверхность максимально интенсивно. А вот зимой, поскольку путь солнечного диска по небу проходит очень низко, луч Солнца падает на нашу планету под более крутым углом, а потому земля прогревается слабо.

Средняя температура устанавливается, когда наступает осень или весна и Солнце расположено на одинаковом расстоянии по отношению к полюсам. В это время ночи и дни имеют приблизительно одинаковую продолжительность – и на Земле создаются климатические условия, являющие собой переходной этап между зимой и летом.

Такие изменения начинают проходить ещё зимой, после зимнего солнцестояния, когда траектория движения Солнца по небосводу изменяется, и оно начинает подниматься.

Поэтому, когда наступает весна, то Солнце приближается ко дню весеннего равноденствия, продолжительность дня и ночи становится одинаковой. Летом, 21 июня, в день летнего солнцестояния, солнечный диск достигает наивысшей точки над горизонтом.

Земной день

Если на небосвод смотреть с точки зрения землянина в поисках ответа на вопрос, почему Солнце светит днём и где оно встаёт, то вскоре можно убедиться, что Солнце всходит на востоке, а его заход можно увидеть на западе.

Происходит это из-за того, что наша планета не только движется вокруг Солнца, но ещё и вращается вокруг своей оси, совершая полный оборот за 24 часа. Если смотреть на Землю из космоса, то можно увидеть, что она, как большинство планет Солнца, оборачивается против часовой стрелки, с запада на восток. Стоя на Земле и наблюдая за тем, где Солнце показывается утром, всё видится в зеркальном отражении, а потому Солнце встаёт на востоке.

При этом наблюдается интересная картина: человек, наблюдая за тем, где Солнце находится, стоя на одной точке, вместе с Землёй движется в восточном направлении. В это же время части планеты, которые расположены в западной стороне, одну за другой постепенно начинает освещать свет Солнца. Так. например, восход Солнца на восточном побережье США можно увидеть на три часа раньше до того, как Солнце встаёт на западном.

Солнце в жизни Земли

Солнце и Земля настолько связаны друг с другом, что роль самой крупной звезды на небе трудно переоценить. Прежде всего, вокруг Солнца образовалась наша планета и появилась жизнь. Также энергия Солнца согревает Землю, луч Солнца освещает её, формируя климат, охлаждая её ночью, а после того, как Солнце всходит, снова согревает её. Что говорить, даже воздух с его помощью приобрёл свойства, необходимые для жизни (если не луч Солнца, он представлял бы собой жидкий океан из азота, окружающий глыбы льда и промёрзшую сушу).

Солнце и Луна, являясь крупнейшими объектами на небосводе, активно взаимодействуя друг с другом, не только освещают Землю, но и прямо влияют на движение нашей планеты – ярким примером этого действия являются приливы и отливы. На них воздействует Луна, Солнце в этом процессе находится на вторых ролях, но без его влияния тоже не обходится.

Солнце и Луна, Земля и Солнце, воздушные и водные потоки, окружающая нас биомасса, являются доступным, постоянно возобновляющимся энергетическим сырьём, который можно легко использовать (оно лежит на поверхности, его не нужно добывать из недр планеты, оно не образует радиоактивных и токсичных отходов).

Чтобы обратить внимание общественности на возможность использования возобновляемых источников энергии, с середины 90-х гг. прошлого столетия было принято решение отмечать Международный день Солнца. Таким образом, ежегодно, 3 мая, в день Солнца по всей территории Европы проводят семинары, выставки, конференции, направленные на то, чтобы показать людям, как можно использовать луч светила во благо, как определить время, когда происходит закат или рассвет Солнца.

Например, в день Солнца можно побывать на специальных мультимедийных программах, увидеть в телескоп огромные области магнитных возмущений и различные проявления солнечной активности. В день Солнца можно посмотреть на различные физические опыты и демонстрации, наглядно демонстрирующие, насколько мощным источником энергии является наше Светило. Нередко в День Солнца посетители получают возможность создать солнечные часы и проверить их в действии.

Когда в последний раз вы смотрели вверх и удивлялись той таинственной, живительной силе, что дает Солнце?

Солнце согревает нашу планету каждый день, дает свет, благодаря которому мы видим и необходимо для жизни на Земле. Оно может поместить один миллион триста тысяч Земных шаров внутри своей сферы. Она производит закаты, достойные стихотворений и энергию, равную взрыву одного триллиона мегатонных ядерных бомб каждую секунду.

Наше Солнце является обычной старой средней звездой, по всеобщим стандартам. Особое влияние на Землю оно оказывает потому, что расположено к ней довольно близко.

Итак, как близко наше Солнце?

Сколько места нужно, чтобы поместить 1300000 Земель?

Если солнце находится в космическом вакууме, то как оно горит?

Почему на Солнце возникают солнечные вспышки?

Погаснет ли когда-нибудь Солнце? И что тогда будет с Землей и ее жителями?

В этой статье мы рассмотрим увлекательный мир ближайшей к нам звезды. Мы будем смотреть на Солнце, узнаем, как оно создает свет и тепло, а также изучим его основные особенности.

Солнце начало гореть более чем 4,5 миллиардов лет назад. Это массовое скопление газа, в основном водорода и гелия. Оттого, что Солнце так массивно, оно имеет огромную гравитацию и достаточно гравитационной силы, чтобы не только держать весь этот водород и гелий вместе, но и удерживать все планеты Солнечной системы на своих орбитах вокруг Солнца.

Солнце это гигантский ядерный реактор.

Факты о Солнце

Среднее расстояние от Земли : 150 миллионов километров

Радиус : 696000 км

Масса : 1,99 х 10 30 кг (330 000 масс Земли)

Состав (по массе) : 74% водорода, 25% гелия, 1% других элементов

Средняя температура : 5800 градусов Кельвина (поверхность), 15500000 градусов Кельвина (ядро)

Средняя плотность : 1,41 грамма на см 3

Объем : 1,4 х 10 27 кубических метров

Период вращения : 25 дней (в центре) до 35 дней (полюса)

Расстояние от центра Млечного Пути : 25 000 световых лет

Орбитальная скорость / период : 230 километров в секунду / 200 миллионов лет

Части Солнца

Солнце является такой же звездой, как и другие звезды, которые мы видим ночью. Разница в расстоянии. Другие звезды, которые мы видим, находятся на многих световых лет от Земли, а наше Солнце находится всего в 8 минутах движения света — во много тысяч раз ближе.

Официально, солнце классифицируется как звезда типа G2V желтый карлик , на основе спектра света, который оно излучает. Солнце является лишь одной из миллиардов звезд, которые вращаются вокруг центра нашей Галактики, состоит из того же вещества и компонентов.

Схема строения Солнца

Солнце состоит из газа, у которого нет твердой поверхности. Тем не менее, оно ​​имеет определенную структуру. Три основных структурных областей Солнца:

Ядро - центр Солнца, содержащей 25 процентов его радиуса.

Зона лучистого переноса — область, непосредственно окружающая ядро, содержащая 45 процентов его радиуса.

Конвективная зона - внешний слой Солнца, содержащий 30 процентов от его радиуса.

Над поверхностью Солнца расположена его атмосфера , которая состоит из трех частей:

Фотосфера — внутренняя часть атмосферы Солнца

Хромосфера — область между фотосферой и короной

Корона — самый верхний слой солнечной атмосферы, состоящий из солнечных вихрей — протуберанцев и энергетических извержений, создающих солнечный ветер.

Все основные особенности Солнца можно объяснить ядерными реакциями, которые производят энергию, магнитными полями, возникающими в результате движения газа и его огромной массой.

Солнечное ядро

Ядро находится в центре и занимает 25 процентов радиуса Солнца. Его температура превышает 15 миллионов градусов Кельвина. Сила гравитации создает сильное давление. Давление достаточно высокое, чтобы заставить атомы водорода соединяться вместе в реакции ядерного синтеза — то, что мы пытаемся воспроизвести здесь, на Земле. Два атома водорода объединяются для создания гелия-4 и энергии в несколько этапов:

1. Два протона в совокупности образуют атом дейтерия (атом водорода с одним нейтроном и одним протона), позитрон (по аналогии с электроном, но с положительным зарядом) и нейтрино.
2. Протон и атом дейтерия в совокупности образуют атом гелия-3 (два протона и один нейтрон) и гамма-лучи.
3. Два атома гелия-3 в совокупности образуют атом гелий-4 (два протона и два нейтрона) и два протона.

На эти реакции приходится 85 процентов энергии Солнца. Остальные 15 процентов поступают из следующих реакций:

1. Атомы гелия-3 и гелия-4 объединяются с образованием бериллия-7 (четыре протона и три нейтрона) и гамма-лучей.
2. Атом бериллия-7 захватывает электрон, чтобы стать атомом лития-7 (три протона и четыре нейтрона) и нейтрино.
3. Литий-7 соединяется с протоном с образованием двух атомов гелий-4.

Атомы гелия-4 менее массивны, чем два атома водорода, который запускает процесс, так что разница в массе преобразуется в энергию, как описано в теории относительности Эйнштейна (E=MC²). Энергия излучается в различных формах света: ультрафиолет, рентгеновские лучи, видимый свет, инфракрасный, микроволны и радиоволны.

Солнце также излучает заряженные частицы (нейтрино, протоны), входящие в состав солнечного ветра . Эта энергия достигает Земли, согревая планету, управляет нашей погодой и обеспечивает энергию для жизни. Мы не пострадаем от солнечных излучений, пока атмосфера Земли защищает нас.

Зона лучистого переноса и конвективная зона

Зона лучистого переноса расположена снаружи от ядра и составляет 45 процентов радиуса Солнца. В этой зоне энергия от ядра передается наружу фотонами (частицами света). Фотон после появления путешествует около 1 микрона (1 миллионная часть метра), а затем поглощается молекулой газа. После этого поглощения молекула газа нагревается и повторно излучает другой фотон той же длины волны. Переизлученный фотон преодолевает следующий микрон до поглощения следующей молекулой газа и цикл повторяется. Каждое взаимодействия фотонов и молекул газа для прохождения фотоном зоны лучистого переноса занимает много времени, вплоть до миллионов лет, но, в среднем, 170000 лет. Приблизительно 10 25 поглощений и повторных выбросов необходимо совершить для этого путешествия.

Конвективная зона является наружным слоем и составляет 30 процентов радиуса Солнца. В ней преобладают конвекционные потоки, которые несут энергию наружу. Эти конвекционные потоки поднимают горячий газ на поверхность, в то время, как более холодное вещество фотосферы опускается в глубь конвективной зоны. В конвекционных потоках фотоны достигают поверхности быстрее, чем процесс переноса излучения, который происходит в зоне лучистого переноса.

Весь процесс движения занимает у фотона, примерно, 200000 лет, чтобы достичь поверхности Солнца.

Атмосфера Солнца

Мы наконец добрались до поверхности Солнца. Так же, как Земля, Солнце имеет атмосферу. Тем не менее, эта атмосфера состоит из фотосферы, хромосферы и короны .

Солнце, как оно видится в телескоп

Фотосфера является самым нижним регионом атмосферы Солнца и является областью, которую мы можем видеть. Выражение «Поверхность Солнца» обычно относится к фотосфере. Фотосфера имеет толщину от 100 до 400 километров и среднюю температуру 5800 градусов Кельвина.

Хромосфера внешняя оболочка Солнца толщиной около 2000 километров. Температура хромосферы поднимается от 4500 градусов до 10000 градусов по Кельвину.Хромосфера, как полагают, нагревается посредством конвекции в нижележащей фотосфере. При этом возникают тонкие и длинные горячие выбросы, так называемые спикулы . Длина спикулы может достигать 5000 километров, а длительность «жизни» — несколько минут. Одновременно на поверхности Солнца можно видеть до 70000 спикул. Поэтому возникает визуальный эффект, похожий на горящую прерию.

Коронарные петли на Солнце

Корона является последний слоем Солнца и простирается на несколько миллионов километров в пространство. Ее видно лучше всего во время солнечного затмения и на рентгеновских изображениях Солнца. Температура короны, в среднем, 2000000 градусов Кельвина. Хотя никто не знает, почему корона настолько горяча, это, как полагают, вызвано магнетизмом солнца. Корона имеет яркие области (горячие) и темные области, называемые корональными дырами . Корональные дыры являются относительно прохладными и из них исходит солнечный ветер.

Через телескоп мы видим несколько интересных особенностей на Солнце, которые могут иметь последствия на Земле. Давайте рассмотрим три из них: солнечные пятна, протуберанцы и солнечные вспышки.

Солнечные пятна, протуберанцы и солнечные вспышки

Темные, прохладные области, называемые солнечными пятнами появляются на фотосфере. Пятна на солнце всегда появляются парами и являются интенсивными магнитными полями (около 5000 раз мощнее, чем магнитное поле Земли), которые прорываются через поверхность. Силовые линии выходят через одно солнечное пятно и повторно входят через другое.

Солнечная активность происходит как часть 11-летнего цикла и называется солнечным циклом, где есть периоды максимальной и минимальной активности.

Не известно, что является причиной этого 11-летнего цикла, но две гипотезы были предложены:

1. Неравномерное вращение Солнца искажает и изгибы линий магнитного поля. Они прорываются через поверхность, образуя пары солнечных пятен. В конце концов, силовые линии разбиваются на части и солнечная активность снижается. Цикл начинается снова.

2. Огромные, трубчатой формы, круги газа изнутри Солнца появляются в высоких широтах и ​​начинают двигаться в сторону его экватора. Когда они катятся друг за другом, то образуют пятна. Когда они достигают экватора, то распадаются и пятна исчезают.

Иногда облака газов из хромосферы начинают расти и ориентироваться вдоль магнитных силовых линий от пар солнечных пятен. Эти арки газа называются солнечными протуберанцами .

Протуберанцы могут длиться два-три месяца и может достигать 50 000 километров или более над поверхностью Солнца. По достижении этой высоты, они могут вспыхнуть в течение от нескольких минут до нескольких часов и передавать большие объемы материала через корону и наружу в космос на скорости до 1000 километров в секунду. Эти извержения называют корональным выбросом массы .

Иногда в сложных группах пятен, происходят резкие, сильные взрывы. Они называются солнечными вспышками .

Солнечные вспышки, как считается, вызваны внезапным изменениям магнитного поля в области, где концентрируется магнитное поле Солнца. Они сопровождаются выделением газа, электронов, видимого света, ультрафиолетового света и рентгеновских лучей. Когда это излучение и эти частицы достигают магнитного поля Земли, они взаимодействуют с ним на ее магнитных полюсах получая сияния (Северное и Южное) .

Северное сияние

Солнечные вспышки могут также нарушать связь, навигационные системы и даже электросети. Излучения и частицы ионизируют атмосферу и предотвращают перемещения радиоволн между спутниками и землей или между землей и землей. Ионизированные частицы в атмосфере могут вызывать электрические токи в линиях электропередач и быть причиной скачков напряжения. Эти скачки напряжения могут привести к перегрузке энергосистемы и стать причиной отключений.

Вся эта бурная деятельность требует энергии, которая имеется в недостаточном количестве. В конце концов, у Солнце закончится топливо.

Судьба Солнца

Солнце светило в течение приблизительно 4,5 миллиарда лет. Размер Солнца является балансом между направленным наружу давлением, созданным высвобождением энергии ядерного синтеза и внутренним притяжением гравитации. За свою 4500000000 лет жизни, радиус Солнца стал на 6 процентов больше. Оно имеет достаточно водородного топлива, чтобы сжечь его в течение, примерно, 10 миллиардов лет, то есть в запасе еще имеется немного более 5 миллиардов лет и за это время Солнце будет продолжать расширяться с той же скоростью.

По мере того, как водородное топливо будет заканчиваться, яркость и температура Солнца будут расти. Примерно, через 1 миллиард лет Солнце станет настолько ярким и горячим, что жизнь на Земле останется только в океанах и на полюсах. Через 3,5 миллиарда лет температура на поверхности Земли станет такой же, как сейчас на Венере. Вода испарится и жизнь на поверхности Земли прекратится. Когда в ядре Солнца закончится водородное топливо, оно начнет сжиматься под тяжестью гравитации. Когда ядро сжимается, оно нагревается и это нагреет верхние слои, вызывая их расширение и запуская реакцию горения водорода в верхних слоях Солнца. Когда внешние слои расширятся, радиус Солнца увеличится и оно станет красным гигантом , пожилой звездой.

Солнце через 3,5 миллиарда лет

Радиус красного Солнца увеличится в 100 раз, достигнув земной орбиты, так что Земля погрузится в ядро красного гиганта и испарится. Через некоторое время после этого, ядро станет достаточно горячим, чтобы вызвать синтез углерода и кислорода из гелия. Радиус Солнца уменьшится.

Когда гелиевое топливо исчерпается, то ядро вновь ​​станет то расширяться, то сжиматься. Верхняя оболочка Солнца будет сорвана и превратятся в планетарную туманность, а само Солнце станет белым карликом размером с Землю.

В конце концов, Солнце будет постепенно охлаждаться до почти невидимого черного карлика . Весь этот процесс займет несколько миллиардов лет.

Так что, в течение следующего миллиарда лет для человечества Солнце является безопасным. О других опасностях, например, астероидных , можно только догадываться.

Тема 21: Общая космогония

1.По современным представлениям, примерно через 5 миллиардов лет Солнце исчерпает основные запасы своего термоядерного горючего и …

превратится в белый карлик

станет голубым гигантом

взорвется как Сверхновая

провалится внутрь себя, оставив черную дыру

Решение:

Одиночные звезды солнечной массы заканчивают свой эволюционный путь спокойно – сначала раздуваясь и охлаждаясь, а затем, после сброса внешних слоев, превращаясь в белых карликов.

2. Космогония изучает происхождение …

небесных тел и их систем

жизни на Земле и других планетах

Вселенной в целом

человека в процессе антропогенеза

Решение:

По определению, космогония – это научная дисциплина, изучающая происхождение и эволюцию небесных тел и их систем. Предметом ее интереса служат астероиды, кометы, планеты с их спутниками, звезды с их планетными системами, галактики, скопления галактик и космические структуры больших масштабов. Но происхождение Вселенной – это уже не космогоническая, а космологическая проблема.

3. Обязательным атрибутом звезды служит(-ат) …

термоядерные реакции в ее недрах в настоящем, прошлом или будущем

гигантские размеры звезды, измеряемые миллионами километров

пребывание вещества звезды в газообразном состоянии

химический состав, включающий только водород и гелий

Решение:

Звезды бывают не только гигантских, но и небольших размеров – например, белые карлики (размером с планету) или нейтронные звезды, от 15 до 300 км в диаметре.

Вещество большинства звезд – это, в основном, плазма, чьи свойства довольно сильно отличаются от свойств газа. А вот нейтронные звезды, как предполагается, могут иметь твердое ядро, окруженное нейтронной жидкостью, которая в свою очередь покрыта кристаллической железной корой.

Водород и гелий – самые распространенные в составе звезд элементы. Но химический состав звезды не исчерпывается ими: содержание других элементов может достигать нескольких процентов и даже более. Нейтронные звезды опять стоят особняком: поскольку в них все атомные ядра разрушены чудовищным давлением, понятие химического элемента для них теряет смысл.

И только протекание термоядерных реакций слияния легких ядер в более тяжелые имеет место в настоящем, прошлом и будущем любой звезды, какой бы экзотической она ни была.

4. Существовать в привычном нам виде Солнце будет …

примерно столько же, сколько уже существует, то есть несколько миллиардов лет

совсем недолго, поскольку оно уже практически полностью исчерпало запасы водорода

пока существует Вселенная, поскольку Солнце – очень молодая звезда

неизвестное время, поскольку его превращение в Сверхновую – процесс принципиально случайный

Решение:

Солнце в настоящее время – нормальная, не очень массивная и не очень горячая звезда («желтый карлик»). Стадия спокойного термоядерного «горения» водорода у таких звезд длится около 10 миллиардов лет. Сформировалось Солнце около 5 миллиардов лет назад, то есть еще на несколько миллиардов лет запасов водородного горючего в нем хватит. А в Сверхновую Солнце не превратится никогда – не хватит массы. В любом случае, вспышка Сверхновой – явление закономерное и предсказуемое.

5. Эволюционный путь звезды не может окончиться ее превращением в …

нормальную звезду главной последовательности

белый карлик

нейтронную звезду

черную дыру

Решение:

Звезды главной последовательности (на диаграмме Герцшпрунга–Рессела), согласно современным представлениям, находятся в середине своего эволюционного пути.
Тема 22: Происхождение Солнечной системы

1.Планеты Солнечной системы …

сформировались из того же газопылевого облака, что и Солнце

были захвачены одиноким Солнцем из межзвездной среды

сформировались из вещества протуберанцев, изверженных Солнцем

были вырваны из Солнца пролетавшей близко к нему огромной кометой

Решение:

Предположение о том, что планеты сформировались из вещества Солнца, не согласуется с разным химическим и изотопным составом Солнца и планет. Гипотеза о захвате планет из межзвездной среды отстаивалась О. Ю. Шмидтом в середине XX века, но не выдержала натиска противоречащих фактов. Современная теория происхождения Солнечной системы исходит из того, что формирование Солнца и планет происходило из одного и того же первичного газопылевого облака, отчасти параллельно, хотя Солнце и сформировалось немного быстрее.

2.На снимке, сделанном межпланетным спускаемым аппаратом, изображена поверхность одной из планет Солнечной системы, которой является …

Меркурий

Решение:

Титан – не планета, а спутник (Сатурна). Юпитер отпадает, поскольку у него, как и у других планет-гигантов, твердой поверхности, скорее всего, вообще нет. На снимке отчетливо видна атмосферная дымка и фрагмент светлого дневного неба. На Меркурии нет атмосферы и потому не может быть дымки, а небо всегда черное, как на Луне. Остается Венера.

3. Масса Солнца _____________ суммарной массы остальных тел Солнечной системы.

многократно больше

примерно равна

в несколько раз меньше

многократно меньше

Решение:

На Солнце приходится львиная доля (около 99%) всей массы Солнечной системы. В противном случае оно не могло бы рассматриваться как центральное тело Солнечной системы.

4. Кометы, иногда появляющиеся на земном небосводе, …

обращаются вокруг Солнца по сильно вытянутым орбитам

являются естественными спутниками Земли

имеют размеры и массы, сравнимые с размерами и массами больших планет

не принадлежат Солнечной системе, а прилетают от других звезд

Решение:

Кометы – космические карлики. Их ядра имеют размеры максимум в несколько километров. По современным представлениям, естественным резервуаром комет служат окраины Солнечной системы, откуда эти глыбы замерзших газов время от времени выдергиваются притяжением Юпитера или другим возмущением и по сильно вытянутым эллиптическим орбитам устремляются во внутренние области Солнечной системы.

5. На этом снимке изображена планета Солнечной системы, которая называется …

Юпитером

Сатурном

Меркурием

Решение:

На снимке изображена планета с мощной атмосферой, полностью закрывающей ее поверхность (если таковая вообще имеется). Поэтому сразу отпадает Меркурий, лишенный атмосферы, и Земля, чья облачность все-таки не закрывает поверхность планеты полностью. У Сатурна должны были бы быть видны его мощные кольца, которые на снимке отсутствуют. Следовательно, перед нами Юпитер. Человек, немного лучше знакомый с Солнечной системой, также сразу опознает такую достопримечательность Юпитера, как Большое Красное пятно (правый нижний угол снимка) – гигантский циклон, который существует уже около трехсот лет.

6. Все большие планеты Солнечной системы делятся на группу планет земного типа и группу планет-гигантов. Плутон, открытый в 1930 г., по современной классификации относится к группе …

карликовых планет

планет земного типа

планет-гигантов

не планет, а астероидов

Решение:

До 2006 года Плутон считался девятой планетой Солнечной системы. Однако он совершенно не похож ни на планету-газовый гигант (поскольку небольшой и твердый), ни на планету земного типа (поскольку имеет совершенно другой состав, похожий на состав кометных ядер). Он, конечно, не комета и не астероид, поскольку имеет довольно большие размеры, шарообразную форму и большой спутник Харон.

В последнее десятилетие на окраинах Солнечной системы было открыто несколько объектов, похожих на Плутон, и в 2006 г. Международный астрономический союз принял решение включить их вместе с Плутоном в новую группу небесных тел – карликовые планеты.
Тема 23: Геологическая эволюция

1.По своим размерам Земля занимает __________ место среди 8 планет Солнечной системы.

Решение:

Из восьми планет Солнечной системы четыре – гиганты, каждый из которых больше Земли. Остальные 4 планеты образуют так называемую земную группу, в которой Земля имеет наибольшие размеры. Таким образом, место Земли в иерархии планет по размерам – пятое, сразу вслед за четырьмя гигантами.

2. Как Солнце, так и Земля имеют …

атмосферу

литосферу

фотосферу

центральную зону термоядерных реакций

Решение:

Земля – не звезда, термоядерные реакции в ней не идут, не шли и идти не будут.

Литосфера – «сфера камня», твердых пород. Солнце слишком горячее, чтобы там могли существовать твердые породы.

Фотосфера – «сфера света», тот слой Солнца, в котором в основном формируется его видимое излучение. Видимое излучение Земли формируется ее поверхностью и облаками, для которых особого термина вводить нет нужды.

А вот атмосферой, то есть относительно разреженной и прозрачной газовой оболочкой, обладают и Солнце, и Земля.

3. В число трех основных газов современной земной атмосферы не входит …

углекислый газ

кислород

Решение:

Современная атмосфера планеты состоит на 78% из азота, на 21% из кислорода, на 1% из аргона. Содержание остальных постоянных компонентов измеряется сотыми долями процента.

4. Самой поздней из перечисленных стадий эволюции нашей планеты является …

формирование азотно-кислородной атмосферы

формирование океанов

формирование земной коры

гравитационное сжатие и нагрев протопланеты

Решение:

Протопланета Земля, сжимаясь под действием собственной гравитации и нагреваясь за счет этого процесса, а также благодаря распаду радиоактивных изотопов, которыми были богаты ее недра, по всей видимости, некоторое время провела в полностью расплавленном состоянии. Лишь затем началось охлаждение, которое привело к появлению у планеты твердой внешней оболочки – земной коры. Океаны, очевидно, не могли сформироваться, пока у Земли не было коры, которая служит океанским ложем. Океаны, в свою очередь, стали колыбелью жизни, которая впоследствии полностью изменила состав атмосферы, приведя его к современным пропорциям: 78% азота, 21% кислорода и лишь 1% абиогенного аргона.
Тема 24: Происхождение жизни (эволюция и развитие живых систем)

1.Установите соответствие между понятием и его определением:

1) автотрофы

3) анаэробы

организмы, производящие органические вещества питания из неорганических

организмы, способные жить только в присутствии кислорода

организмы, живущие в отсутствии кислорода

организмы, питающиеся готовыми органическими веществами

Решение:

Автотрофы – организмы, производящие органические вещества питания из неорганических. Аэробы – организмы, способные жить только в присутствии кислорода. Анаэробы – организмы, живущие в отсутствии кислорода.

2. Установите соответствие между концепцией возникновения жизни и ее содержанием:

1) теория биохимической эволюции

2) постоянное самозарождение

3) панспермия

возникновение жизни есть результат длительных процессов самоорганизации неживой материи

жизнь неоднократно самопроизвольно зарождалась из неживого вещества, в составе которого есть активный нематериальный фактор

жизнь на Землю занесена из космоса

проблемы зарождения жизни не существует, жизнь была всегда

Решение:

Согласно концепции биохимической эволюции, жизнь возникла в результате длительных процессов самоорганизации неживой материи в условиях ранней Земли. Сторонники концепции постоянного самозарождения утверждают, что жизнь неоднократно самопроизвольно зарождалась из неживого вещества, в составе которого есть активный нематериальный фактор. Согласно гипотезе панспермии, жизнь на Землю занесена из космоса с метеоритами и межпланетной пылью.

3. Установите соответствие между названием стадии в концепции биохимической эволюции и примером изменений, происходящих на этой стадии:

1) абиогенез

2) коацервация

3) биоэволюция

синтез органических молекул из неорганических газов

концентрирование органических молекул и образования многомолекулярных комплексов

возникновение автотрофов

образование восстановительной атмосферы молодой Земли

Решение:

Стадии абиогенеза соответствует синтез органических молекул, свойственных живому, из неорганических газов первичной атмосферы Земли. В процессе коацервации происходило концентрирование органических молекул и образования многомолекулярных комплексов.

Возникновение автотрофов – это один из этапов биологической эволюции живого. Образование восстановительной атмосферы молодой Земли – это этап геологической эволюции, предшествующий возникновению жизни.

4. Установите соответствие между понятием и его определением:

1) коацервация

2) предбиологический отбор

3) абиогенный синтез

образование многомолекулярных комплексов биополимеров с уплотненным поверхностным слоем

эволюция органических полимеров в направлении совершенствования каталитической активности и приобретения способности к самовоспроизведению

образование органических веществ, свойственных живому, вне живого организма из неорганических

возникновение организмов с оформленным клеточным ядром

Решение:

Процесс образования многомолекулярных комплексов биополимеров с уплотненным поверхностным слоем в концепции биохимической эволюции называется коацервацией . Предбиологический отбор включает эволюцию органических полимеров в направлении совершенствования каталитической активности и приобретения способности к самовоспроизведению. Абиогенный синтез – это образование органических веществ, свойственных живому, вне живого организма из неорганических.

5. Установите соответствие между экспериментом, проведенным по верификации концепции биохимической эволюции, объясняющей возникновение жизни, и гипотезой, которую опыт проверял:

1) весной 2009 года группа британских ученых во главе с Дж. Сазерлендом синтезировала из низкомолекулярных веществ (цианидов, ацетилена, формальдегида и фосфатов) фрагмент нуклеотида

2) в опытах американского ученого Л. Орджела при пропускании искрового электрического разряда через смесь нуклеотидов были получены нуклеиновые кислоты

3) в экспериментах А.И. Опарина и С. Фокса при смешивании в водной среде биополимеров были получены их комплексы, обладающие зачатками свойств современных клеток

гипотеза самопроизвольного синтеза мономеров нуклеиновых кислот из достаточно простых исходных веществ, которые могли быть в условиях ранней Земли

гипотеза о возможности синтеза в условиях ранней Земли биополимеров из низкомолекулярных соединений

идея о самопроизвольном образовании коацерватов в условиях ранней Земли

гипотеза о саморепликации нуклеиновых кислот в условиях ранней Земли

По своим размерам Земля занимает __________ место среди 8 планет Солнечной системы.

Решение:

Из восьми планет Солнечной системы четыре – гиганты, каждый из которых больше Земли. Остальные 4 планеты образуют так называемую земную группу, в которой Земля имеет наибольшие размеры. Таким образом, место Земли в иерархии планет по размерам – пятое, сразу вслед за четырьмя гигантами.

2. Как Солнце, так и Земля имеют …

атмосферу

литосферу

фотосферу

центральную зону термоядерных реакций

Решение:

Земля – не звезда, термоядерные реакции в ней не идут, не шли и идти не будут.

Литосфера – «сфера камня», твердых пород. Солнце слишком горячее, чтобы там могли существовать твердые породы.

Фотосфера – «сфера света», тот слой Солнца, в котором в основном формируется его видимое излучение. Видимое излучение Земли формируется ее поверхностью и облаками, для которых особого термина вводить нет нужды.

А вот атмосферой, то есть относительно разреженной и прозрачной газовой оболочкой, обладают и Солнце, и Земля.

3. В число трех основных газов современной земной атмосферы не входит …

углекислый газ

кислород

Решение:

Современная атмосфера планеты состоит на 78% из азота, на 21% из кислорода, на 1% из аргона. Содержание остальных постоянных компонентов измеряется сотыми долями процента.

4. Самой поздней из перечисленных стадий эволюции нашей планеты является …

формирование азотно-кислородной атмосферы

формирование океанов

формирование земной коры

гравитационное сжатие и нагрев протопланеты

Решение:

Протопланета Земля, сжимаясь под действием собственной гравитации и нагреваясь за счет этого процесса, а также благодаря распаду радиоактивных изотопов, которыми были богаты ее недра, по всей видимости, некоторое время провела в полностью расплавленном состоянии. Лишь затем началось охлаждение, которое привело к появлению у планеты твердой внешней оболочки – земной коры. Океаны, очевидно, не могли сформироваться, пока у Земли не было коры, которая служит океанским ложем. Океаны, в свою очередь, стали колыбелью жизни, которая впоследствии полностью изменила состав атмосферы, приведя его к современным пропорциям: 78% азота, 21% кислорода и лишь 1% абиогенного аргона.

Тема 24: Происхождение жизни (эволюция и развитие живых систем)

1.Установите соответствие между понятием и его определением:

1) автотрофы

3) анаэробы

организмы, производящие органические вещества питания из неорганических

организмы, способные жить только в присутствии кислорода

организмы, живущие в отсутствии кислорода

организмы, питающиеся готовыми органическими веществами

Решение:

Автотрофы – организмы, производящие органические вещества питания из неорганических. Аэробы – организмы, способные жить только в присутствии кислорода. Анаэробы – организмы, живущие в отсутствии кислорода.

2. Установите соответствие между концепцией возникновения жизни и ее содержанием:

2) постоянное самозарождение

3) панспермия

жизнь неоднократно самопроизвольно зарождалась из неживого вещества, в составе которого есть активный нематериальный фактор

жизнь на Землю занесена из космоса

Решение:

Согласно концепции биохимической эволюции, жизнь возникла в результате длительных процессов самоорганизации неживой материи в условиях ранней Земли. Сторонники концепции постоянного самозарождения утверждают, что жизнь неоднократно самопроизвольно зарождалась из неживого вещества, в составе которого есть активный нематериальный фактор. Согласно гипотезе панспермии, жизнь на Землю занесена из космоса с метеоритами и межпланетной пылью.

3. Установите соответствие между названием стадии в концепции биохимической эволюции и примером изменений, происходящих на этой стадии:

1) абиогенез

2) коацервация

3) биоэволюция

синтез органических молекул из неорганических газов

концентрирование органических молекул и образования многомолекулярных комплексов

возникновение автотрофов

образование восстановительной атмосферы молодой Земли

Решение:

Стадии абиогенеза соответствует синтез органических молекул, свойственных живому, из неорганических газов первичной атмосферы Земли. В процессе коацервации происходило концентрирование органических молекул и образования многомолекулярных комплексов.

Возникновение автотрофов – это один из этапов биологической эволюции живого. Образование восстановительной атмосферы молодой Земли – это этап геологической эволюции, предшествующий возникновению жизни.

4. Установите соответствие между понятием и его определением:

1) коацервация

2) предбиологический отбор

3) абиогенный синтез

образование многомолекулярных комплексов биополимеров с уплотненным поверхностным слоем

эволюция органических полимеров в направлении совершенствования каталитической активности и приобретения способности к самовоспроизведению

образование органических веществ, свойственных живому, вне живого организма из неорганических

возникновение организмов с оформленным клеточным ядром

Решение:

Процесс образования многомолекулярных комплексов биополимеров с уплотненным поверхностным слоем в концепции биохимической эволюции называется коацервацией . Предбиологический отбор включает эволюцию органических полимеров в направлении совершенствования каталитической активности и приобретения способности к самовоспроизведению. Абиогенный синтез – это образование органических веществ, свойственных живому, вне живого организма из неорганических.

5. Установите соответствие между экспериментом, проведенным по верификации концепции биохимической эволюции, объясняющей возникновение жизни, и гипотезой, которую опыт проверял:

1) весной 2009 года группа британских ученых во главе с Дж. Сазерлендом синтезировала из низкомолекулярных веществ (цианидов, ацетилена, формальдегида и фосфатов) фрагмент нуклеотида

2) в опытах американского ученого Л. Орджела при пропускании искрового электрического разряда через смесь нуклеотидов были получены нуклеиновые кислоты

3) в экспериментах А.И. Опарина и С. Фокса при смешивании в водной среде биополимеров были получены их комплексы, обладающие зачатками свойств современных клеток

гипотеза самопроизвольного синтеза мономеров нуклеиновых кислот из достаточно простых исходных веществ, которые могли быть в условиях ранней Земли

гипотеза о возможности синтеза в условиях ранней Земли биополимеров из низкомолекулярных соединений

идея о самопроизвольном образовании коацерватов в условиях ранней Земли

гипотеза о саморепликации нуклеиновых кислот в условиях ранней Земли

Решение:

Опыт по превращению низкомолекулярных веществ (цианидов, ацетилена, формальдегида и фосфатов) во фрагмент нуклеотида подтверждает гипотезу самопроизвольного синтеза мономеров нуклеиновых кислот из достаточно простых исходных веществ, которые могли быть в условиях ранней Земли.

Опыт, в котором при пропускании электрического разряда через смесь нуклеотидов были получены нуклеиновые кислоты, доказывает возможность синтеза биополимеров из низкомолекулярных соединений в условиях ранней Земли.

Эксперимент, в котором при смешивании в водной среде биополимеров были получены их комплексы, обладающие зачатками свойств современных клеток, подтверждает идею о возможности самопроизвольного образования коацерватов.

6. Установите соответствие между концепцией возникновения жизни и ее содержанием:

1) теория биохимической эволюции

2) стационарное состояние

3) креационизм

начало жизни связано с абиогенным образованием органических веществ из неорганических

виды живой материи, как и Земля, никогда не возникали, а существовали вечно

жизнь была создана Творцом в далеком прошлом

жизнь занесена из космоса в виде спор микроорганизмов

Решение:

Согласно концепции биохимической эволюции , начало жизни связано с абиогенным образованием органических веществ из неорганических. Согласно концепции стационарного состояния , виды живой материи, как и Земля, никогда не возникали, а существовали вечно. Сторонники креационизма (от лат. сreatio – сотворение) считают, что жизнь была создана Творцом в далеком прошлом.

7. Установите соответствие между концепцией возникновения жизни и ее содержанием:

1) теория биохимической эволюции

2) стационарное состояние

3) креационизм

возникновение жизни есть результат длительных процессов самоорганизации неживой материи

проблемы зарождения жизни не существует, жизнь была всегда

жизнь есть результат божественного творения

земная жизнь имеет космическое происхождение

Решение:

Согласно концепции биохимической эволюции , жизнь возникла в результате процессов самоорганизации неживой материи в условиях ранней Земли. Согласно концепции стационарного состояния , проблемы зарождения жизни не существует, жизнь была всегда. Сторонники креационизма (от лат. сreatio – сотворение) считают, что жизнь есть результат божественного творения.

Солнце - центральное светило, вокруг которого обращаются все планеты и малые тела Солнечной системы. Это не только центр тяготения, но и источник энергии, обеспечивающий тепловой баланс и природные условия на планетах, в том числе жизнь на Земле. Движение Солнца относительно звезд (и горизонта) изучалось с древних времен, чтобы создавать календари, которые люди использовали, прежде всего, для сельскохозяйственных нужд. Григорианский календарь, в настоящее время используемый почти повсюду в мире, является по существу солнечным календарем, основанным на циклическом обращении Земли вокруг Солнца*. Визуальная звездная величина Солнца равна 26,74, и оно является самым ярким объектом на нашем небе.

Солнце - рядовая звезда, находящаяся в нашей галактике, называемой просто Галактика или Млечный Путь, на расстоянии ⅔ от ее центра, что составляет 26000 световых лет, или ≈10 кпк, и на расстоянии ≈25 пк от плоскости Галактики. Оно обращается вокруг ее центра со скоростью ≈220 км/с и периодом 225–250 миллионов лет (галактический год) по часовой стрелке, если смотреть со стороны северного галактического полюса. Орбита является, как предполагают, приблизительно эллиптической и испытывает возмущения галактических спиральных рукавов из-за неоднородных распределений звездных масс. Кроме того, Солнце совершает периодические перемещения вверх и вниз относительно плоскости Галактики от двух до трех раз за оборот. Это приводит к изменению гравитационных возмущений и, в частности, оказывает сильное влияние на устойчивость положения объектов на краю Солнечной системы. Это служит причиной вторжения комет из Облака Оорта внутрь Солнечной системы, что ведет к увеличению ударных событий. Вообще же, с точки зрения различного рода возмущений, мы находимся в довольно благоприятной зоне в одном из спиральных рукавов нашей Галактики на расстоянии ≈ ⅔ от ее центра.

*Григорианский календарь, как система исчисления времени, был введен в католических странах папой римским Григорием XIII 4 октября 1582 года взамен прежнего юлианского календаря, и следующим днем после четверга 4 октября стала пятница 15 октября. Согласно григорианскому календарю продолжительность года равна 365,2425 суток и 97 из 400 лет - високосные.

В современную эпоху Солнце расположено вблизи внутренней стороны рукава Ориона, перемещаясь внутри Местного Межзвездного Облака (ММО), заполненного разреженным горячим газом, возможно остатком взрыва сверхновой. Эту область называют галактической обитаемой зоной. Солнце движется в Млечном Пути (относительно других близких звезд) по направлению к звезде Вега в созвездии Лира под углом приблизительно 60 градусов от направления к галактическому центру; его называют движением к апексу.

Интересно, что, так как наша Галактика также перемещается относительно космического микроволнового фонового излучения (CMB- Cosmic Microvawe Background) со скоростью 550 км/с в направлении созвездия Гидры, результирующая (остаточная) скорость Солнца относительно CMB составляет около 370 км/с и направлена к созвездию Льва. Заметим, что Солнце в своем движении испытывает небольшие возмущения от планет, прежде всего Юпитера, образуя с ним общий гравитационный центр Солнечной системы - барицентр, расположенный в пределах радиуса Солнца. Каждые несколько сотен лет барицентрическое движение переключается от прямого (проградного) к обратому (ретроградному).

* Согласно теории звездной эволюции, менее массивные звезды, чем Т Тельца, также переходят к MS по этому треку.

Солнце сформировалось примерно 4,5 млрд лет назад, когда быстрое сжатие облака молекулярного водорода под действием гравитационных сил привело к образованию в нашей области Галактики переменной звезды первого типа звездного населения - звезды типа T Тельца (T Tauri). После начала в солнечном ядре реакций термоядерного синтеза (превращения водорода в гелий) Солнце перешло на главную последовательность диаграммы Герцшпрунга–Рассела (ГР). Солнце классифицируется как желтая карликовая звезда класса G2V, которая кажется желтой при наблюдении с Земли из-за небольшого избытка желтого света в ее спектре, вызванного рассеянием в атмосфере синих лучей. Римская цифра V в обозначении G2V означает, что Солнце принадлежит главной последовательности ГР-диаграммы. Как предполагают, в самый ранний период эволюции, до момента перехода на главную последовательность, оно находилось на так называемом треке Хаяши, где сжималось и, соответственно, уменьшало светимость при сохранении примерно той же самой температуры*. Следуя эволюционному сценарию, типичному для звезд низкой и средней массы, находящихся на главной последовательности, Солнце прошло примерно половину пути активной стадии своего жизненного цикла (превращения водорода в гелий в реакциях термоядерного синтеза), составляющего в общей сложности примерно 10 млрд лет, и сохранит эту активность в течение последующих приблизительно 5 млрд лет. Солнце ежегодно теряет 10 14 своей массы, а суммарные потери на протяжении всей его жизни составят 0,01%.

По своей природе Солнце - плазменный шар диаметром приблизительно 1,5 млн км. Точные значения его экваториального радиуса и среднего диаметра составляют соответственно 695 500 км и 1 392 000 км. Это на два порядка больше размера Земли и на порядок больше размера Юпитера. […] Солнце вращается вокруг своей оси против часовой стрелки (если смотреть с Северного полюса мира), скорость вращения внешних видимых слоев составляет 7 284 км/час. Сидерический период вращения на экваторе равен 25,38 сут., в то время как период на полюсах намного длиннее - 33,5 сут., т. е. атмосфера на полюсах вращается медленнее, чем на экваторе. Это различие возникает из-за дифференциального вращения, вызванного конвекцией и неравномерным переносом масс из ядра наружу, и связано с перераспределением углового момента. При наблюдении с Земли кажущийся период вращения составляет приблизительно 28 дней. […]

Фигура Солнца почти сферическая, ее сплюснутость незначительная, всего 9 миллионных долей. Это означает, что его полярный радиус меньше экваториального только на ≈10 км. Масса Солнца равна ≈330 000 масс Земли […]. Солнце заключает в себе 99,86% массы всей Солнечной системы. […]

Спустя примерно 1 млрд лет после выхода на Главную последовательность (по оценкам между 3,8 и 2,5 млрд лет тому назад) яркость Солнца увеличилась примерно на 30%. Совершенно очевидно, что с изменением светимости Солнца напрямую связаны проблемы климатической эволюции планет. Особенно это касается Земли, температура на поверхности которой, необходимая для сохранения жидкой воды (и, вероятно, происхождения жизни), могла быть достигнута только за счет более высокого содержания в атмосфере парниковых газов, чтобы компенсировать низкую инсоляцию. Эта проблема носит название «парадокса молодого Солнца». В последующий период яркость Солнца (также как и его радиус) продолжали медленно расти. По существующим оценкам, Солнце становится приблизительно на 10% ярче каждые один миллиард лет. Соответственно, поверхностные температуры планет (включая температуру на Земле) медленно повышаются. Примерно через 3,5 млрд лет от настоящего времени яркость Солнца возрастет на 40%, и к этому времени условия на Земле будут подобны условиям на сегодняшней Венере. […]

К концу своей жизни Солнце перейдет в состояние красного гиганта. Водородное топливо в ядре будет исчерпано, его внешние слои сильно расширятся, а ядро сожмется и нагреется. Водородный синтез продолжится вдоль оболочки, окружающей гелиевое ядро, а сама оболочка будет постоянно расширяться. Будет образовываться все большее количество гелия, и температура ядра будет расти. При достижении в ядре температуры ≈100 миллионов градусов начнется горение гелия с образованием углерода. Это, вероятно, заключительная фаза активности Солнца, поскольку его масса недостаточна для начала более поздних стадий ядерного синтеза с участием более тяжелых элементов - азота и кислорода. Из-за сравнительно небольшой массы жизнь Солнца не окончится взрывом сверхновой звезды. Вместо этого будут происходить интенсивные тепловые пульсации, которые заставят Солнце сбросить внешние оболочки, и из них образуется планетарная туманность. В ходе дальнейшей эволюции образуется очень горячее вырожденное ядро-белый карлик, лишенный собственных источников термоядерной энергии, с очень высокой плотностью вещества, который будет медленно охлаждаться и, как предсказывает теория, через десятки миллиардов лет превратится в невидимый черный карлик. […]

Солнечная активность

Солнце проявляет различные виды активности, его внешний вид постоянно изменяется, как свидетельствуют многочисленные наблюдения с Земли и из космоса. Самым известным и наиболее выраженным является 11-летний цикл солнечной активности, которая ориентировочно соответствует числу солнечных пятен на поверхности Солнца. Протяженность солнечных пятен может достигать в поперечнике десятков тысяч километров. Обычно они существуют в виде пар с противоположной магнитной полярностью, которая чередуется каждый солнечный цикл и достигает пика в максимуме активности вблизи солнечного экватора. Как уже упоминалось, солнечные пятна темнее и холоднее, чем окружающая поверхность фотосферы, потому что они являются областями пониженной энергии конвективного переноса из горячих недр, подавляемого сильными магнитными полями. Полярность магнитного диполя Солнца меняется каждые 11 лет таким образом, что северный магнитный полюс становится южным, и наоборот. Помимо изменения солнечной активности внутри 11-летнего цикла, определенные изменения наблюдаются от цикла к циклу, поэтому выделяют также 22-годичные и более длинные циклы. Нерегулярность цикличности проявляется в виде растянутых периодов минимума солнечной активности с минимальным числом солнечных пятен в течение нескольких циклов, подобно наблюдавшейся в семнадцатом столетии. Этот период известен как Маундеровский минимум, который оказал сильное воздействие на климат Земли. Некоторые ученые полагают, что, в этот период Солнце проходило через 70-летний период активности с почти полным отсутствием солнечных пятен. Напомним, что необычный солнечный минимум был отмечен в 2008 г. Он продолжался намного дольше и с более низким числом солнечных пятен, чем обычно. Это означает, что повторяемость солнечной активности на протяжении десятков и сотен лет является, вообще говоря, неустойчивой. Кроме того, теория предсказывает возможность существования магнитной неустойчивости в ядре Солнца, которая может вызывать колебания активности с периодом в десятки тысяч лет. […]

Наиболее характерными и зрелищными проявлениями солнечной активности являются солнечные вспышки, выбросы корональной массы (CME) и солнечные протонные события (SPE). Степень их активности тесно связана с 11-летним солнечным циклом. Эти явления сопровождаются выбросами огромного количества протонов и электронов высоких энергий, значительно повышая энергию «более спокойных» частиц солнечного ветра. Они оказывают громадное влияние на процессы взаимодействия солнечной плазмы с Землей и другими телами Солнечной системы, в том числе на вариации геомагнитного поля, верхнюю и среднюю атмосферу, явления на земной поверхности. Состояние солнечной активности определяет космическую погоду, которая влияет на нашу природную среду и на жизнь на Земле. […]

По существу вспышка является взрывом, и это грандиозное явление проявляется как мгновенное и интенсивное изменение яркости в активной области на поверхности Солнца. […] выделение энергии мощной солнечной вспышки может достигать […] ⅙ энергии, выделяемой Солнцем в секунду, или 160 млрд мегатонн в тротиловом эквиваленте. Примерно половину этой энергии составляет кинетическая энергия корональной плазмы, а другую половину - жесткое электромагнитное излучение и потоки высокоэнергичных заряженных частиц.

«Примерно через 3,5 млрд лет яркость Солнца возрастет на 40%, и к этому времени условия на Земле будут подобны условиям на сегодняшней Венере»

Вспышка может продолжаться около 200 минут, сопровождаясь сильными изменениями интенсивности рентгеновского излучения и мощным ускорением электронов и протонов, скорость которых приближается к скорости света. В отличие от солнечного ветра, частицы которого распространяются до Земли более суток, частицы, генерируемые во время вспышек, достигают Земли за десятки минут, сильно возмущая космическую погоду. Эта радиация чрезвычайно опасна для космонавтов, даже находящихся на околоземных орбитах, не говоря уже о межпланетных перелетах.

Еще более грандиозными являются выбросы корональной массы, представляющие собой наиболее мощное явление в Солнечной системе. Они возникают в короне в виде взрывов огромных объемов солнечной плазмы, вызываемых пересоединением силовых линий магнитного поля, в результате чего происходит выделение огромной энергии. Некоторые из них связаны с солнечными вспышками или имеют отношение к солнечным протуберанцам, извергаемым с солнечной поверхности и удерживаемым магнитными полями. Выбросы корональной массы случаются периодически и состоят из очень энергичных частиц. Сгустки плазмы, образующие гигантские плазменные пузыри, расширяющиеся наружу, выбрасываются в космическое пространство. Они заключают в себе миллиарды тонн материи, распространяющейся в межпланетной среде со скоростью ≈1000 км/с и образующей на фронте отошедшую ударную волну. Выбросы корональной массы ответственны за мощные магнитные бури на Земле. […] С корональными выбросами еще больше, чем с солнечными вспышками, связан приток высокоэнергичной проникающей радиации. […]

Взаимодействие солнечной плазмы с планетами и малыми телами оказывает на них сильное влияние, прежде всего на верхнюю атмосферу и магнитосферу-собственную или индуцированную, в зависимости от того, обладает ли планета магнитным полем. Такое взаимодействие называют солнечно-планетными (для Земли-солнечно-земными) связями, существенно зависящими от фазы 11-летнего цикла и других проявлений солнечной активности. Они приводят к изменениям формы и размеров магнитосферы, возникновению магнитных бурь, вариациям параметров верхней атмосферы, росту уровня радиационной опасности. Так, температура верхней атмосферы Земли в диапазоне высот 200–1000 км возрастет в несколько раз, от ≈400 до ≈1500K, а плотность изменяется на один–два порядка величины. Это сильно влияет на время жизни искусственных спутников и орбитальных станций. […]

Наиболее зрелищным проявлением воздействия солнечной активности на Землю и другие планеты с магнитным полем являются полярные сияния, наблюдаемые на высоких широтах. На Земле возмущения на Солнце приводят также к нарушению радиосвязи, воздействию на высоковольтные линии электропередач (блэкауты), подземные кабели и трубопроводы, работу радиолокационных станций, а также повреждают электронику космических аппаратов.