Сонце унікальна зірка - реферат, сторінка 1
5. Сонячне випромінювання і вплив його на Землю ............................... ... ..15
Сонце грає виняткову роль в житті Землі. Сонце не тільки джерело світла і тепла, але і первинне джерело багатьох інших видів енергії (енергії нафти, вугілля, води, вітру).
Всього одна п'ятисот мільйонна частина енергії Сонця досягає нашої планети. Але навіть цих «крихіток» з сонячного «столу» досить, щоб живити і підтримувати все живе на Землі. Але це ще не все. Якщо ці «крихти» ефективно використовувати, то можна з лишком задовольнити енергетичні потреби сучасного суспільства.
У більшості книг по астрономії говориться, що Сонце - звичайна зірка, «типовий представник населення космосу». Але чи дійсно Сонце в усіх відношеннях звичайне небесне тіло? За словами астронома Гільєрмо Гонсалеса, наше Сонце унікально.
Які ж деякі особливості нашого Сонця, завдяки яким воно здатне підтримувати життя?
Трохи з історії
Сонце - саме знайоме кожному небесне тіло. Сонце завжди привертало до себе увагу людей, але і сьогодні вченим доводиться визнавати, що Сонце таїть в собі чимало загадок.
Сучасному уявленню про Сонце передував важкий багатовіковий шлях людини від незнання до знання, від явища до сутності, від обожнювання Сонця до практичного використання його енергії. Були часи, коли люди нічого не знали про розміри Сонця і його температурі, стан речовини Сонця і т. Д. Не знаючи про відстань до Сонця, стародавні приймали видимі розміри за дійсні. Геракліт, наприклад, вважав, що «Сонце має ширину в ступню людську», Анаксагор вельми невпевнено допускав, що Сонце може бути більшим, ніж воно, здається, і порівнював його з Пелопоннесськім півостровом. Абсолютно незрозумілою залишалася картина фізичної природи Сонця. Піфагорійці, наприклад, його відносили до планет і наділяли кришталевою сферою. Один з учнів Піфагора - Філолай (V ст. До н. Е.), Що допускав думку про рух Землі, вважав, що Сонце не має ніякого відношення до «центрального вогню», навколо якого воно, на його думку, саме обертається разом з Землею , Місяцем і п'ятьма планетами (і вигаданим небесним тілом - «противоземлею») і який залишається невидимим для жителів Землі. Слід зазначити, що подібні вигадані уявлення про рух Землі не можна змішувати з першими науковими припущеннями про рух Землі, що належать, мабуть, Аристарху Самосскому (III в. До н. Е.), Який вперше дав метод визначення порівняльних відстаней до Сонця і Місяця . Незважаючи на незадовільність одержаних результатів (було знайдено, що Сонце знаходиться в 19-20 разів далі від Землі, ніж Місяць), світоглядне і наукове значення їх дуже велике, так як вперше був науково поставлено і частково вирішено питання про визначення відстані до Сонця. Без принципово правильного вирішення цього питання не могло бути й мови про з'ясування справжніх розмірів Сонця. У II ст. до н. е. Гіппарх знаходить, що паралакс Сонця (т. Е. Кут, під яким з відстані Сонця видний радіус Землі) дорівнює 3, що відповідає відстані до нього в 1200 земних радіусів, і це вважалося вірним, майже вісімнадцять століть - до робіт Кеплера, Гевелия , Галлея, Гюйгенса. Останньому (XVII ст.) Належить найточніше визначення відстані до Сонця (160 млн. Км). Надалі дослідники відмовляються від безпосереднього визначення паралакса Сонця і застосовують непрямі методи. Так, наприклад, досить точне значення горизонтального паралакса набували з наглядів Марса в протистоянні або Венери під час її проходження по диску Сонця.
У XX ст. успішні вимірювання сонячного паралакса виконувалися при спостереженнях астероїдів. Була досягнута значна точність у визначенні паралакса Сонця (р = 8 ", 790 ± 0", 001). Сонячний паралакс вимірювали і різноманітними іншими методами, з яких найточнішими виявилися нагляди радіолокацій Меркурія і Венери, виконані радянськими і американськими вченими на початку 60-х років.
До початку XVII в. відносяться знамениті телескопічні нагляди Галілеєм сонячних плям, його боротьба за доказ того, що плями знаходяться на поверхні Сонця. Було відкрито обертання Сонця, накопичені дані про ядра і півтінь плям, знайдені плямостворювальні зони на Сонце. Проте, плями ще довгий час приймали за вершини гір або продукти вулканічних вивержень. Понад півстоліття визнавалася фантастична теорія Вільяма Гершеля, запропонована ним в 1795 р яка грунтувалася на підтвердилися згодом уявленнях А. Вілсона про те, що плями - це поглиблення в сонячній поверхні. Відповідно до теорії Гершеля, внутрішнє ядро Сонця - холодне, тверде, темне тіло, оточене двома шарами: хмарний зовнішній шар - це фотосфера, а внутрішній - грає роль захисного екрана (що захищає ядро від дії огнедишної фотосфери). Тінь плями - це просвіт холодного ядра Сонця крізь хмарні шари, а півтінь - просвіти хмарного внутрішнього шару. Гершель зробив наступний загальний висновок зі своєї теорії: «З цієї нової точки зору Сонце представляється мені незвичайно величною, величезною і яскравою планетою; очевидно, це перше або, точніше кажучи, єдине первинне тіло нашої системи. імовірніше, що воно жиле, подібно іншим планетам, істотами, органи яких пристосували до особливих умов, пануючих на цій величезній кулі ». Як не схожі ці наївні уявлення про Сонце на геніальні думки Ломоносова про природу нашого денного світила.
Зараз вчені вивчають природу Сонця, з'ясовують його вплив на Землю, працюють над проблемою практичного вживання невичерпної сонячної енергії. Важливо і те, що Сонце - найближча до нас зірка, єдина зірка в Сонячній, системі. Тому, вивчаючи Сонце, ми дізнаємося про багато явищ і процеси, властиві зіркам і неприступних детальному нагляду через величезну віддаленість зірок.
Сонце, як небесне тіло
Сонце - центральне тіло Сонячної системи - є дуже гарячою плазмовою кулею. Сонце - найближча до Землі зірка. Світло від нього доходить до нас за 8⅓ хв.
Потужність випромінювання Сонця дуже велика: вона дорівнює 3,8 • 10 20 МВт. На Землю потрапляє незначна частина сонячної енергії, що становить близько половини мільярдної частки. Вона підтримує в газоподібному стані земну атмосферу, підтримує постійну температуру сушу і водойми, дає енергію природним явищам тощо водоспадів, забезпечує життєдіяльність тварин і рослин. Частина сонячної енергії запасена в надрах Землі у вигляді кам'яного вугілля, нафти та інших корисних копалин.
Відомий з Землі діаметр Сонця становить близько 0,5 °, відстань до нього в 107 разів перевищує його діаметр. Отже, діаметр Сонця дорівнює 1 392 000км, що в 109 разів більше земного діаметра.
Якщо порівняти кілька послідовних фотографій Сонця, то можна помітити, як змінюється положення деталей, наприклад плям на диску. Це відбувається через обертання Сонця. Сонце обертається не як тверде тіло. Плями, що знаходяться поблизу екватора Сонця, випереджають плями, розташовані в середніх широтах. Отже, швидкості обертання різних шарів Сонця різні: точки екваторіальної області Сонця мають не тільки найбільші лінійні, а й найбільші кутові швидкості. Період обертання екваторіальних областей Сонця 25 земних діб, а полярних - більше 30.
Сонце є сферично симетричним тілом, що знаходиться в рівновазі. Усюди на однакових відстанях від центру цієї кулі фізичні умови однакові, але вони помітно змінюються в міру наближення до центру. Щільність і тиск швидко наростають усередину, де газ сильніше стиснутий тиском горішніх шарів. Отже, температура також росте у міру наближення до центру. Залежно від зміни фізичних умов Сонце можна розділити на кілька концентричних шарів, поступово переходять одна в одну.
У центрі Сонця температура становить 15 млн. Градусів, а тиск перевищує сотні мільярдів атмосфер. Газ стиснутий тут до щільності близько 1,5 • 105 кг / м 3. Майже вся енергія Сонця генерується в центральній області з радіусом приблизно в ⅓ сонячного. Через шари, що оточують центральну частину, ця енергія передається назовні. Протягом останньої третини радіусу знаходиться конвективна зона. Причина виникнення перемішування (конвекції) в зовнішніх шарах Сонця та ж, що і в киплячому чайнику: кількість енергії, що надходить від нагрівача, набагато більше того, яке відводиться теплопровідністю. Тому речовина вимушено починає рухатися і починає саме переносити тепло.
Всі розглянуті вище шари Сонця фактично не спостерігаються. Про їх існування відомо або з теоретичних розрахунків, або на підставі непрямих даних. Над конвективного зоною розташовуються безпосередньо спостережувані шари Сонця, звані його атмосферою. Вони краще вивчені, так як про їх властивості можна судити з наглядів.
Сонячна атмосфера також складається з декількох різних шарів. Найглибший і тонкий з них - фотосфера, безпосередньо спостережувана у видимому безперервному спектрі. Фотосфера - «світиться сфера» Сонця - самий нижній шар його атмосфери, випромінюючий левову частку що надходить від Сонця енергії. Товщина фотосфери близько 300 км. Чим глибше шари фотосфери, тим вони гаряче. У зовнішніх, більш холодних шарах фотосфери на фоні безперервного спектру утворюються фраунгоферові лінії поглинання.
Дослідження фраунгоферових ліній дозволяє визначити хімічний склад атмосфери Сонця. На Сонці виявлено понад 70 хімічних елементів. Ніяких «неземних» елементів Сонце не містить. Найпоширеніші елементи на Сонце - водень (близько 70% всієї маси Сонця) і гелій (29%).
Під час найбільшого спокою земної атмосфери в телескоп можна спостерігати характерну зернисту структуру фотосфери. Чергування маленьких світлих цяток - гранул - розміром близько 1000 км, оточених темними проміжками, створює враження комірчастої структури - грануляції. Виникнення грануляції пов'язане з яка відбувається під фотосферою конвекцією. Окремі гранули на декілька сотень градусів гарячіше навколишнього їх газу, і протягом декількох хвилин їх розподіл по диску Сонця змінюється. Спектральні зміни свідчать про рух газу в гранулах, схожих на конвективні: в гранулах газ піднімається, а між ними - опускається.