I Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
ЖИЗНЕННЫЙ ЦИКЛ СОЛНЦА
Автор работы награжден дипломом победителя II степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
ГЛАВА I. Рождение солнца 5
ГЛАВА II. Наше Солнце изнутри 5
ГЛАВА III. Жизнь Солнца 7
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 9
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 10
ВВЕДЕНИЕ
Вся наша жизнь (и вообще жизнь на Земле) зависит Солнца. Его лучи, долетая до поверхности нашей планеты за восемь с лишним секунд, его свет, тепло и энергия перерабатываются растениями в питательные вещества, за счет которых и живут. Травоядные животные питаются растениями, ими, в свою очередь, питаются хищные животные. А мы, люди, употребляем в пищу и тех, и других, и третьих. То есть – живем за счет Солнца.
Солнце – это неиссякаемый источник энергии; чтобы выработать столько энергии, сколько вырабатывает Солнц, нужна работа 1500000 электростанций. А еще это источник большого числа витаминов, которые жизненно необходимы для того, чтобы могли расти, бегать, прыгать, радоваться – то есть опять просто жить.
Когда у нас плохое настроение, увидев лучик солнца, мы начинаем улыбаться. Говорят, что люди, живущие в районах, где бывает мало солнца, мало улыбаются.
И, наконец, нас всегда привлекал тот факт, что все вокруг нас создано из тех веществ, которые получаются в недрах Солнца. Мы – частички звезд, и прежде всего – частички Солнца.
Люди давно интересовались ослепительным шаром, которое появлялось утром на небосклоне, а вечером закатывалось за горизонт, погружая весь мир во тьму. Кем только не было наше Солнце в фантазиях людей: Богом, сыном Бога, прекрасной девушкой, человеком, у которого светятся подмышки, когда он поднимает руки и т.д. Но почти всегда Солнце – это красота и добро для людей [4].
Знания современных ученых о нашей звезде уже трудно сравнивать со знаниями людей в те далекие времена. Ученые взвесили Солнце (1,9891х10 в тридцатой степени кг), измерили его (1,392 х 10 в девятой степени м), дали ему имя и место среди других звезд (желтый карлик спектрального класса G2 V, звезда минус 27-й величины в одном из спектральных рукавов на окраине галактики Млечный Путь), заглянули внутрь его. В книгах можно прочитать о том, что такое солнечный ветер, солнечные затмения, что такое солнечные пятна, протуберанцы и т.д. Но до сих пор наше родное Солнце астрономы называют «черным ящиком», ведь наблюдать можно лишь то, что есть на «выходе» из него. Почти все теории о нем появились на основе наблюдений за излучениями самой поверхности Солнца. Другими словами, можно задать еще много вопросов о единственной звезде в нашей системе, а ответы будут лишь гипотезами, то есть предположениями.
Цель нашей работы – описать систему современных представлений о Солнце, его жизненном цикле. Мы попробуем сравнить жизнь звезды с жизнью человека, выделив в ней рождение, «рост» и «смерть», и зададим вопросы о Солнце, на которые до сих пор не получены полные ответы.
ГЛАВА I. РОЖДЕНИЕ СОЛНЦА
Наше Солнце родилось очень давно – около 4,6 млрд лет назад. Его рождение, как и рождение человека, включало в себя много энергии и борьбы. Представим себе гигантское облако, состоящее из молекул водорода, царство газа и пыли. Здесь начинается борьба двух сил: сжатия и одновременно – расширения. Будущая звезда начинает очень быстро вращаться, и в ее центре образуется огромный шар. Так появляется протозвезда. Теперь главными становятся процессы сжатия, и примерно через 100000 лет она становится прозрачной для своего излучения. Наступает поразительный момент и завораживающий момент – протозвезда яркой вспышкой превращается собственно в Солнце.
Одновременно с Солнцем рождались и планеты – из газа и пыли на окраине этой системы [5].
Есть вопросы, на которые до сих пор не получены научные ответы. Например, по какой причине запустились все эти процессы? Скорее всего, действовало притяжение (гравитация) соседних звездных систем, а может быть, недалеко (по космическим меркам) взорвалась сверхновая.
ГЛАВА II. Наше Солнце изнутри
Начнем с того, что Солнце имеет диаметр, который в 110 раз больше диаметра Земли, и оно очень богато ядреным топливом. Давайте спустимся вглубь и познакомимся с его недрами [3, 4].
В самой середине находится солнечное ядро, где происходит превращение водорода в гелий. Именно здесь Солнце получает все свое тепло, энергию и свет (температура около 15 млн. градусов!), все остальные слои Солнца лишь нагреты этой энергией. Поэтому, изучая строение Солнца и двигаясь наружу, надо помнить, что плотность и температура материи будут уменьшаться.
Следующий слой – фотосфера, ее толщина – 7-8000 км. Она похожа на жидкую, будто очень раскаленную лаву. Фотосфера интересна тем, что непрозрачна, но при этом это главный источник излучения Солнца. Она поглощает и как бы переделывает, «переизлучает» ту энергию, тот свет, который получает из ядра.
После фотосферы можно выделить хромосферу. Ее мы уже может увидеть самостоятельно при солнечном затмении. Один итальянский астроном, живший в 18 веке, сравнил хромосферу с горящими прериями. Дело в том, что она красноватого цвета, и из ее поверхности постоянно происходят горячие выбросы, которые ученые называют «спикулами». В каждый момент на Солнце можно зарегистрировать около половины миллиона спикул. Говорят, что это захватывающее зрелище.
И наконец – солнечная корона. Это самый внешний, самый поверхностный слой Солнца. Просто удивительно, что границы нашего Солнца, по мнению многих ученых, продолжаются до самых границ Солнечной системы, то есть мы с вами живем в солнечной короне. Ее, как и хромосферу можно увидеть во время солнечного затмения как лучистое облако вокруг темного Солнца. Она имеет два слоя: внутренний – бледно-желтый, и внешний – белого цвета. Солнечная корона – это источник радиоизлучения.
Каждый из нас слышал о солнечных пятнах, но редко знает точно, что это такое. В прошлом они считались загадочными, а часто просто пугающими. Так вот, солнечные пятна – это участки на Солнце, которые выглядят темнее по сравнению с соседними по причине того, что их температура ниже. В этих местах магнитные поля выходят наружу. Поэтому, когда солнечных пятен мало, Солнце называют «спокойным», а когда много – «активным». Целая обсерватория в Бельгии занимается подсчетом их количества, многие ученые изучают это явление, но до сих пор остаются вопросы. Проблема магнитной активности Солнца чрезвычайно важна, так как она влияет на здоровье космонавтов, может вывести из строя спутники, отражается на нашем здоровье и внешности.
Итак, казалось бы, что ученые знают почти все о строении Солнца. Но в последнее время наблюдения заставляют пересматривать привычные для нас теории. Например, может Солнце – это не гигантский газовый шар, а имеет внутри железное ядро? Почему Солнце так активно в последнее время? И т.д.
ГЛАВА III. Жизнь Солнца
Давным-давно люди считали, что Солнце как было, так и останется именно таким, каким мы видим его почти каждый день на небе. Хотелось бы верить, что оно так и будет светить, даря нам тепло и жизнь еще много лет, останется таким же добрым светилом. Но, к сожалению, это не так. Как человек, взрослея, меняется, так и наше Солнце будет проходить по мере своей жизни через различные этапы [3].
Сейчас Солнце – так называемый желтый карлик – находится на основном этапе жизни звезд. Но жизнь звезды можно сравнить с бегуном. Когда легкоатлет начинает свой забег, он полон сил и энергии. Но в процессе бега он теряет силы, его скорость падает. Если он что-либо перекусит и выпьет воду, он может бежать дальше. А вот Солнце этой возможности не имеет. Его горючее постепенно расходуется (правда, его должно хватить еще на 7 млрд. лет). Солнце будет светить еще ярче, например, в ближайший миллиард лет его яркость увеличится уже на 10%, а через 4 млрд. – уже на 40%. Казалось бы, не большие цифры, но посмотрим, что делается в это время на Земле. Уже в первом случае - сильнейший парниковый эффект, испаряется влага. Земля становится похожей на сегодняшнюю Венеру. Затем на Земле становится так жарко, что растают ледники и выкипают океаны, а пар улетучивается в космос. Солнце теперь – не доброе светило, и вся жизнь уничтожена его излучением. Теперь если из космоса посмотреть на Землю, мы уже не увидим прекрасный голубой шар.
Вернемся к Солнцу. Через 6 млрд.лет Солнце начинает увеличиваться в размерах и даже поглощает ближайшую к себе планету – Меркурий. Когда выгорает весь гелий, звезда начинает пульсировать, и большая часть ее атмосферы улетает в космос. Вместо огромного яркого шара на месте Солнца теперь – белый карлик размером с Землю. Через триллионы лет он остынет почти до абсолютного нуля. Так закончится жизнь Солнечной системы, а оставшиеся облака пыли и газа станут кирпичиками для новых звезд и планет – вспомним, как начинало свою жизнь наше Солнце и вся Солнечная система.
Но ведь звезды, умирая, взрываются и превращаются в нейтронные звезды или даже черные дыры, наверное, самые таинственные явления космоса! Большинство ученых считают, что такое развитие событий – не о нашем Солнце. Дело в том, что чтобы произошел подобный взрыв, Солнце должно быть в несколько раз больше и массивнее
Что же делать нам, точнее, нашим потомкам? Самый верный путь – это «переехать» на другую планету, потому что представить, что в будущем мы сможет изменять течение термоядерных реакций в звездах, влиять на их жизненные циклы, пока сложно. Астрономы заняты поиском планет, которые была бы похожи на нашу Землю, но пока безрезультатно. Правда, на это у них есть тысячи и тысячи лет…
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Солнце – это источник всего живого на нашей планете; это «первоисточник» земной энергии. Это причина солнечных ветров, магнитных бурь, климата Земли. С помощью своих смелых идей, а затем и специальных инструментов (солнечных телескопов и т.д.) люди многое узнали о нем.
Но несмотря на множество интересных и верных теорий о самой близкой к нам звезде, есть вопросы, на которые не удалось получить полного ответа. В чем причина яркого свечения Солнца? Что все-таки находится внутри этого газового шара? Почем магнитное поле Солнца переворачивается, меняет свою полярность? Как быстро узнавать о солнечных ветрах, чтобы защищать космонавтов от радиации? Почему иногда пятен на Солнце мало, а иногда – много?
Все эти вопросы ждут своих исследователей, ведь от ответов на них зависит очень многое на нашей планете.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
-
Вселенная: Иллюстрированный атлас // Марк А. Гарлик. – М.: Махаон, 2013. – 128 с.
-
Комаров В. Занимательная астрономия. – Смоленск: Русич, 1999. – 272 с.
-
Космос: Школьный путеводитель / С.Ю. Афонькин. – СПб.: Тимошка, 2003. – 96 с.
-
Я познаю мир: Астрономия: Энциклопедия. – М.: АСТ, 2007. – 381 с.
-
http://www.vokrugsveta.ru/rubrika/science/new/
10