Солнце, как основной источник энергии в пределах солнечной системы, страница 4

Как правило, при точных расчетах весь объем звезды рассматривается как составленный из множества тонких сферических оболочек. В каждом из таких слоев свое давление, своя температура и плотность, слабо отличающиеся от этих величин в соседних слоях. Далее эти малые изменения параметров от слоя к слою рассчитываются с учетом ядерных реакций, выделяющих энергию, переноса этой энергии из глубин наружу, гравитационного притяжения к центру и давления наружных оболочек. Эти уравнения для малых приращений всех существенных величин от слоя к слою являются дифференциальными.

После этого задача становится чисто математической и решается с помощью ЭВМ — рассчитываются зависимости от радиуса всех величин: температуры Т(г), плотности ρ(г), давления р(г), ускорения тяготенияg(г) и массы m(r), заключенной внутри радиуса г. На рисунке ІІ.3.5. приведен пример результатов такого расчета.

Необходимо отметить интересную особенность: ускорение тяготения максимально не на поверхности, а на довольно большой глубине, при радиусе всего в 0,217 солнечного. В максимуме оно в 6,5 раз больше, чем ускорение на поверхности Солнцаg_◉. Плотность, давление и температура монотонно убывают с радиусом. Однако давление и плотность, резко падают вблизи самой поверхности Солнца, а температура начинает быстро уменьшаться уже на расстоянии одной пятой солнечного радиуса от центра. Это позволяет выделите в Солнце центральную область, называемую ядром, Ядро — наиболее горячая часть Солнца с почти однородной высокой плотностью, в сотню раз большей средней. Именно ядро и является источником почти всей солнечной энергии, все же остальное - это «тепловая изоляция» ядра, не дающее ему остыть, медленно проводящая к поверхности энергию центральной области.

Основная трудность в построении моделей Солнца состоит в том, что нам недостаточно известен химический состав его недр, т.к. содержание тяжелых элементов в ядре Солнца может быть заметно большим, чем на его поверхности. Этот состав тоже рассчитывается в различных предположениях о перемешивании солнечной плазмы, но неопределенность его пока не мала. Тем не менее, считается, что точность, с которой нам известны параметры солнечных глубин, составляет примерно 10%. Уверенность в этом подтверждается тем обстоятельством, что температура и плотность вещества в ядре Солнца оказались именно такими, какие нужны для поддержания там ядерных реакций.

В глубоких недрах Солнца температура так велика, что все вещество ионизовано полностью, состоит из атомных ядер и свободных электронов. Однако при подъеме к солнечной поверхности последовательно происходят две рекомбинации гелия и рекомбинация водорода. Рекомбинация означает воссоединение: из ионов и электронов образуются сначала ионы с меньшим зарядом, а затем электрически нейтральные атомы.

ІІ.3.3. Атмосфера Солнца.

Попробуем разобраться, как устроено Солнце вблизи его поверхности. Мы можем наблюдать ее глазами и изучать приборами. Никто сейчас и под сомнение не ставит, что фундаментальные законы физики верны для солнечной поверхности — они и в глубине Солнца работают неплохо. И, тем не менее, надежно объяснить удалось пока далеко не все, наблюдаемое на Солнце.

Наблюдая Солнце в обычных условиях, мы видим ту часть его поверхности, которая называется фотосферой. Здесь образуется подавляющая часть излучения, идущего от Солнца, составляющего непрерывный спектр. Фотосфера является самой нижней частью солнечной атмосферы и, по сути, представляет собой видимую поверхность Солнца. Глубина (или толщина) фотосферы не превышает нескольких сот километров. Сравнение ее с поверхностью несколько условно, так как фотосфера не имеет четких границ — ни верхней, ни нижней.

Над фотосферой простирается на тысячи километров вверх слой хромосферы, которую заметить в обычных условиях на фоне очень яркой фотосферы невозможно, несмотря на то, что температура газа в ней достигает 30 000К. По-гречески слово «хрома» означает «цвет». Такое название было дано слою в связи с его ярко-розовой окраской. Во время полных солнечных затмений, в то мгновение, когда диск Луны закрывает собой яркую фотосферу, по его краю вспыхивает ярко окрашенная полоска видимой части хромосферы. Ее цвет обусловлен тем обстоятельством, что она светится за счет излучения в ярких спектральных линиях водорода, кальция и гелия.