Будова Сонця. Джерела його енергії

Педагогіка » Сонце – найближча зоря » Будова Сонця. Джерела його енергії

Сторінка 1

1.

Умова рівноваги і температура в центрі Сонця. Сонце - велетенська газова куля. Кожен елемент її маси М, що знаходиться на відстані r від центра, притягається у напрямку до центра. Здавалося б, під дією сили тяжіння повинен настати колапс - швидке падіння речовини у центр Сонця. Тим часом Сонце існує близько 5 млрд років, і астрономи «віщують» йому ще стільки ж у майбутньому. Чому це можливо?

Якби сила тяжіння нічим не зрівноважувалась, то речовина зовнішніх шарів під дією гравітації вже за 5 хвилин вільно упала б у центр Сонця. Протидіє силам гравітації сила газового тиску, спрямована від центра Сонця назовні. Стан зорі (в даному разі Сонця), в якому внутрішній тиск газу і випромінювання зрівноважує вагу речовини, розміщеної вище, називається станом гравітаційної рівноваги.

В умовах гравітаційної рівноваги температура Т всередині зорі радіусом R і масою М пропорційна відношенню M/R. Теоретичні розрахунки дають для Сонця температуру в центрі близько Тц = 15 000 000 К. За такої температури всередині тиск протистоїть силі тяжіння. Густина речовини в центрі Сонця =100 г/см3, тиск - близько 220 млрд атмосфер.

2. Джерела енергії Сонця.

Реальне значення мають такі джерела як гравітаційне стискання і термоядерний синтез. З теорії випливає, що під час гравітаційного стискання протозоря випромінює практично половину звільненої потенціальної енергії в навколишній простір. Друга її половина іде на нагрівання речовини самої зорі.

Зоря з масою М і радіусом R характеризується потенціальною енергією W :

W=.

Якщо прийняти, що світність зорі (протозорі) з часом не змінюється і рівна спостережуваній тепер, то час стискання зорі або час, на який вистачить її потенціальної енергії, дорівнює

t =

За сучасної світності Сонця L0 = 3,85 • 1026 Вт/с і значенні його потенціальної енергії Wо = 5,9 • 1041 Дж неважко підрахувати, що Сонце висвітило б половину цієї енергії за 24 млн років, і якби не існувало інших джерел енергії, то воно вже давно припинило б своє існування. Тому гравітаційне стискання може бути джерелом енергії зір лише на відносно коротких етапах їхнього розвитку.

У процесі стискання протозорі зростає температура в її центрі, і через деякий час вона може досягти величини 10 000 000 К. За такої температури починаються термоядерні реакції перетворення водню на гелій. Першою і найефективнішою з реакцій термоядерного синтезу в умовах Сонця є утворення з чотирьох протонів ядра атома гелію за схемою 4'Н 4Не.

Реакції синтезу гелію і енерговиділення, яке їх супроводжує, найбільш інтенсивно відбуваються в центрі Сонця, де температура і тиск найвищі. Вони загалом можуть перебігати двома шляхами.

Найістотнішою в надрах Сонця є реакція протон-протонного (р-р) циклу. Цикл починається з украй рідкісної події - перетворення протона на нейтрон при його особливо тісному зближенні з іншим протоном; ця подія називається -розпадом протона, бо під час розпаду утворюється позитивна р-частинка - позитрон. Схема цього циклу така:

р + р D + е+ + +1,44 МеВ,

D + р 3Не + ,

3Не + 3Не 4Не + 2 р +.

У другому, вуглецево-азотному циклі, також із чотирьох ядер водню (протонів) утворюється одне ядро гелію, але при цьому вуглець і азот відіграють роль каталізаторів. Ця реакція значно менш істотна в умовах Сонця, бо потребує як більшого вмісту вуглецю, так і вищої температури в його надрах.

3. Внутрішня будова Сонця.

Від центра Сонця і до віддалі (0,2-0,3) знаходиться його ядро- зона, де зосереджена половина сонячної маси і виділяється практично вся енергія, що змушує його світитись. Оскільки перенос енергії в ядрі відбувається не конвекцією, а переви - промінюванням квантів, такий стан ядра називають променистим.

На віддалі понад 0,З від центра температура і тиск стають меншими ніж 5 млн К і 10 млрд атмосфер. За таких умов ядерні реакції відбуватися не можуть. Енергія, утворена в ядрі, лише передається далі шляхом поглинання -квантів із більших глибин і наступного їх переви-промінювання. При цьому замість одного поглинутого -кванта великої енергії атоми, як правило, послідовно випромінюють кілька квантів з меншою енергією. Як наслідок, жорсткі -кванти дробляться на менш енергійні, і врешті-решт до фотосфери дістаються кванти видимого і теплового випромінювання, які остаточно і вивільняються назовні.

Страницы: 1 2

Цікаве про педагогіку і навчання:

Аналіз проведеного експерименту щодо ефективності нестандартних типів уроків
Експеримент по ефективності нестандартних уроків в початковій школі проводився в Аннівській неповній середній школі І-ІІ ступенів у першому класі, де навчається 21 учень. Ефективність нестандартних у ...

Сучасні засоби занять фізичною культурою оздоровчої спрямованості
Нині здоров'я людини визнається як один з найважливіших соціальних чинників, що свідчить про загальне здоров'я суспільства, сприятливі екологічні умови, ефективність системи виховання, освіти та орга ...

Сімейне виховання

Сімейне виховання

Загальновідомо, що становлення повноцінної особистості дитини залежить насамперед від системи стосунків у сім’ї.
Музичне виховання

Музичне виховання

Найскладнішою проблемою сучасної загальноосвітньої школи є забезпечення художньо-творчого розвитку учнів.

Головні теми

Copyright © 2019 - All Rights Reserved - www.educationua.net