Содержание
Планета Сатурн (доклад, 4 класс)
Планета Сатурн (доклад, 4 класс)
Опубликовано: 14 сентября 2017 года
Предмет:
окружающий мир
Класс:
4 класс
В солнечной системе всего восемь планет. Но самая красивая из них – это Сатурн.
Планета Сатурн – шестая от солнца. По размерам Сатурн стоит на втором месте после Юпитера. Это одна из тех гигантских планет, которую можно увидеть с Земли невооруженным взглядом.
Примечателен Сатурн тем, что имеет довольно массивный «пояс» из астероидов. Это означает, что вокруг планеты постоянно кружатся мелкие небесные тела, формирующие плотные кольца, похожие на плоские бублики. Это открытие сделал итальянский ученый Галилей еще в 1610 году. Но у Галилея не было телескопа, поэтому он не мог уточнить, что именно опоясывает планету. И только спустя 50 лет, ученый Гюйгенс рассмотрел плоские кольца вокруг Сатурна, которые ни в одной точке не соприкасаются с планетой.
Кольца вокруг Сатурна вращаются, но у каждого кольца разная скорость.
Состоят они из частичек льда, пыли и тяжелых элементов (камни, достигающие в величине размера дома), которые находятся очень близко друг к другу и с Земли кажутся сплошным гладким кольцом. Толщина колец составляет от 10 сантиметров до 10 километров.
Ученые спорят о том, сколько колец у Сатурна. Секрет в том, что считают, что под разными углами обзора в телескоп можно увидеть разное количество колец. Существует мнение, что одно большое кольцо Сатурна разделяется на три части. В одном положении планеты – видно только одно кольцо, а при другом ракурсе – все три. Самое близкое кольцо к планете как бы туманное и полупрозрачное. Среднее самое яркое, благодаря его яркости и видно внешнее кольцо.
Каждые 15 лет Сатурн поворачивается к Земле ребром и в этот момент его кольца невозможно рассмотреть даже с помощью самого сильного телескопа, что и подтверждает не очень большую толщину колец планеты.
Астрономы считают, что несколько миллиардов лет назад кольца Сатурна были намного массивнее, но со временем, соприкасаясь друг с другом, истерлись.
Поэтому существует предположение, что еще через несколько миллионов лет колец на Сатурне совсем не станет. Но пока кольца у это планеты видны, каждый человек, наблюдающий с Земли, сможет увидеть их и оценить красоту этой планеты.
Сатурн не имеет твердых поверхностей, как Земля, так как является очень плотным облаком из газа, пыли, осколков. Из-за этого Сатурн и похожие на него планеты называют газовыми гигантами. А вот многочисленные стутники Сатурна состоят из смеси льда и осколков скал. Крупнейший стутник Сатурна носит имя Титан.
Температура на планете очень низкая, от -150 до -120 градусов. Орбита планеты удалена от Солнца на значительное расстояния, поэтому солнечные лучи нагревают поверхность в 90 раз меньше, чем на Земле. Еще более суровым климат делуют ветра Сатурна — скорость ветра на планете может достигать 1800 км/ч.
Вокруг Солнца Сатурн совершает один оборот за 29 земных лет и 5 месяцев. Сутки на Земле, как известно, длятся 24 часа, а на Сатурне чуть больше 10 часов.
Еще материалы по теме:
планеты
Оцените доклад:
Доклад про Марс (4 класс) | Краткий доклад о планете Меркурий (4 класс) | Доклад о Солнце (4 класс, окружающий мир) |
Тест для очень любознательных интеллектуалов: «Космос и космонавты» — какие ответы известны Вам?. Dropi
/ Автор: Мария
Что Вы знаете про первые вылеты космонавтов, знакомы ли Вам важные «космические» даты и расположение небесных тел? В тесте Вы встретите также некоторые другие факты, связанные с данной тематикой — советуем Вам запомнить новую информацию, чтобы расширить свой кругозор.
Тесты про космос
#интеллект
#космос
#Эрудиция
Вопрос 1 из 15
С какого космодрома стартовал первый в мире космонавт?
Байконур
Плесецк
Куру
Капустин Яр
Вопрос 2 из 15
Какая планета Солнечной системы имеет 27 спутников?
Уран
Сатурн
Нептун
Юпитер
Вопрос 3 из 15
Орбита какой планеты находится между орбитами Юпитера и Урана?
Марс
Венера
Сатурн
Нептун
Вопрос 4 из 15
Что, по современным данным, находится в центре нашей Галактики?
Белый карлик
Пульсар
Квазар
Чёрная дыра
Вопрос 5 из 15
Кто вышел на орбиту Земли вторым?
Терешкова
Армстронг
Гагарин
Титов
Вопрос 6 из 15
В каком году Юрий Гагарин полетел в космос?
1959 год
1961 год
1963 год
1965 год
Вопрос 7 из 15
Что астронавт Алан Шепард привёз на Луну?
теннисную ракетку
боксёрскую перчатку
футбольный мяч
клюшку для гольфа
Вопрос 8 из 15
Когда отмечают день космонавтики?
1 января
1 марта
12 апреля
12 мая
Вопрос 9 из 15
Какое название получил первый китайский луноход?
«Нефритовый заяц»
«Мраморный тигр»
«Гранитный дракон»
«Базальтовая панда»
Вопрос 10 из 15
Самая яркая звезда какого созвездия называется Альтаир?
Орёл
Лира
Дева
Лебедь
Вопрос 11 из 15
Какого элемента больше всего в составе Солнца?
литий
гелий
углерод
водород
Вопрос 12 из 15
У какого типа звезд наибольшая температура поверхности?
жёлтый
красные
белые
голубые
Вопрос 13 из 15
В каком созвездии находится Полярная звезда?
Малая Медведица
Большая Медведица
Северная Корона
Андромеда
Вопрос 14 из 15
В каком созвездии находится звезда Антарес?
Орион
Скорпион
Водолей
Большая Медведица
Вопрос 15 из 15
Какое из этих созвездий не является зодиакальным?
Стрелец
Водолей
Лира
Весы
Комментарии
Что такое планета? | Планеты — Исследование Солнечной системы НАСА
Что такое планета?
Введение
На этот, казалось бы, простой вопрос нет простого ответа.
Всем известно, что Земля, Марс и Юпитер — планеты. Но и Плутон, и Церера когда-то считались планетами, пока новые открытия не вызвали научные дебаты о том, как лучше всего их описать, — бурные дебаты, которые продолжаются и по сей день. Самое последнее определение планеты было принято Международным астрономическим союзом в 2006 году. В нем говорится, что планета должна делать три вещи:
- Он должен вращаться вокруг звезды (в нашем космическом соседстве, Солнца).
- Он должен быть достаточно большим, чтобы иметь достаточную гравитацию, чтобы принять сферическую форму.
- Он должен быть достаточно большим, чтобы его гравитация смыла любые другие объекты аналогичного размера вблизи его орбиты вокруг Солнца.
Дискуссии — и дебаты — будут продолжаться, поскольку наш взгляд на космос продолжает расширяться.
Научный процесс
Научный процесс
Наука — это динамический процесс вопросов, выдвижения гипотез, открытий и изменения предыдущих идей на основе полученных знаний.
Научные идеи развиваются посредством рассуждений и проверяются наблюдениями. Ученые оценивают и подвергают сомнению работу друг друга в критическом процессе, называемом экспертной оценкой.
Наше понимание Вселенной и нашего места в ней со временем изменилось. Новая информация может заставить нас переосмыслить то, что мы знаем, и переоценить то, как мы классифицируем объекты, чтобы лучше их понять. Новые идеи и точки зрения могут возникнуть, если подвергнуть сомнению теорию или увидеть, где классификация не работает.
Эволюционирующее определение
Эволюционное определение
Определение термина «планета» важно, потому что такие определения отражают наше понимание происхождения, архитектуры и эволюции нашей Солнечной системы. За историческое время объекты, отнесенные к категории планет, изменились. Древние греки считали Луну и Солнце Земли планетами наряду с Меркурием, Венерой, Марсом, Юпитером и Сатурном. Земля не считалась планетой, а скорее считалась центральным объектом, вокруг которого вращаются все другие небесные объекты.
Первая известная модель, в которой Солнце помещалось в центр известной вселенной, а Земля вращалась вокруг него, была представлена Аристархом Самосским в третьем веке до нашей эры, но она не была общепринятой. Только в 16 веке эта идея была возрождена Николаем Коперником.
К 17 веку астрономы (с помощью изобретения телескопа) поняли, что Солнце — это небесный объект, вокруг которого вращаются все планеты, включая Землю, и что Луна — это не планета, а спутник (луна ) Земли. Уран был добавлен в качестве планеты в 1781 году, а Нептун был открыт в 1846 году.
Церера была открыта между Марсом и Юпитером в 1801 году и первоначально считалась планетой. Но поскольку впоследствии в том же регионе было обнаружено гораздо больше объектов, стало понятно, что Церера была первым из класса подобных объектов, которые в конечном итоге были названы астероидами (звездообразными) или малыми планетами.
Плутон, открытый в 1930 году, был идентифицирован как девятая планета. Но Плутон намного меньше Меркурия и даже меньше некоторых спутников планет.
Он не похож ни на планеты земной группы (Меркурий, Венера, Земля, Марс), ни на газовые гиганты (Юпитер, Сатурн), ни на ледяные гиганты (Уран, Нептун). Харон, ее огромный спутник, почти вдвое меньше Плутона и находится на той же орбите, что и Плутон. Хотя Плутон сохранял свой планетарный статус в течение 1980-х годов, в 1990-х все начало меняться с некоторыми новыми открытиями.
Технические достижения в области телескопов позволили улучшить наблюдения и улучшить обнаружение очень маленьких и очень удаленных объектов. В начале 1990-х астрономы начали находить множество ледяных миров, вращающихся вокруг Солнца в области в форме пончика, называемой поясом Койпера, за орбитой Нептуна — в царстве Плутона. С открытием пояса Койпера и его тысяч ледяных тел (известных как объекты пояса Койпера или ОПК; также называемые транснептунами) было предложено считать Плутон самым большим ОПК, а не планетой.
Дебаты о планетах
Дебаты о планетах
Затем, в 2005 году, группа астрономов объявила, что они нашли десятую планету — это был объект пояса Койла, размером с Плутон.
Люди начали задаваться вопросом, что на самом деле означает планетарность. Что такое планета? Внезапно ответ на этот вопрос не казался таким уж само собой разумеющимся, и, как оказалось, по этому поводу существует множество разногласий.
Международный астрономический союз (МАС), всемирная организация астрономов, взялся за классификацию недавно обнаруженного КБО (позже названного Эридой). В 2006 году МАС принял резолюцию, которая определила планету и ввела новую категорию — карликовая планета. Эрида, Церера, Плутон и еще две недавно открытые ОПК, Хаумеа и Макемаке, являются карликовыми планетами, признанными МАС. В Солнечной системе может быть еще 100 карликовых планет и еще сотни в поясе Койпера и за его пределами.
Новое определение планеты
Новое определение планеты
Вот текст Резолюции МАС B5: Определение планеты в Солнечной системе:
Современные наблюдения меняют наше понимание планетных систем, и это важно, чтобы наша номенклатура объектов отражала наше текущее понимание.
Это относится, в частности, к обозначению «планеты». Слово «планета» первоначально описывало «странников», которые были известны только как движущиеся огни в небе. Недавние открытия привели нас к созданию нового определения, которое мы можем дать, используя доступную в настоящее время научную информацию.
Поэтому МАС решает, что планеты и другие тела, за исключением спутников, в нашей Солнечной системе должны быть разделены на три отдельные категории следующим образом:
- Планета — это небесное тело, которое (а) находится на орбите вокруг Солнца, (b) имеет достаточную массу, чтобы его собственная гравитация могла преодолеть силы твердого тела, так что он принял гидростатически равновесную (почти круглую) форму, и (c) очистил окрестности вокруг своей орбиты.
- «Карликовая планета» — это небесное тело, которое (а) находится на орбите вокруг Солнца, (б) имеет достаточную массу, чтобы его собственная гравитация преодолевала силы твердого тела, так что оно принимает форму гидростатического равновесия (почти круглую), (c) не очистил окрестности своей орбиты и (d) не является спутником.
- Все остальные объекты, кроме спутников, вращающихся вокруг Солнца, должны совместно именоваться «Малые тела Солнечной системы».
Споры и открытия — продолжение
Споры и открытия — продолжение
Астрономы и ученые-планетологи не единогласно согласились с этими определениями. Некоторым казалось, что схема классификации была разработана для ограничения количества планет; для других он был неполным, а условия неясными. Некоторые астрономы утверждали, что местоположение (контекст) важно, особенно для понимания формирования и эволюции Солнечной системы.
Одна из идей состоит в том, чтобы просто определить планету как естественный объект в космосе, достаточно массивный, чтобы гравитация сделала его приблизительно сферическим. Но некоторые ученые возражали, что это простое определение не учитывает, какая степень измеримой округлости нужна, чтобы объект считался круглым. На самом деле часто бывает трудно точно определить форму некоторых удаленных объектов.
Другие утверждают, что местонахождение объекта или то, из чего он сделан, не имеет значения, и не следует беспокоиться о динамике; то есть, сметает ли объект своих непосредственных соседей или рассеивает их, или удерживает их на стабильных орбитах. Оживленные дебаты о планете продолжаются.
По мере углубления и расширения наших знаний вселенная становится все более сложной и интригующей. Исследователи обнаружили сотни внесолнечных планет или экзопланет, которые находятся за пределами нашей Солнечной системы; только в Галактике Млечный Путь могут быть миллиарды экзопланет, и некоторые из них могут быть обитаемыми (иметь условия, благоприятные для жизни). Можно ли применить наши определения планеты к этим недавно обнаруженным объектам, еще неизвестно.
Солнце | Национальное географическое общество
Солнце — обычная звезда, одна из примерно 100 миллиардов в нашей галактике Млечный Путь. Солнце оказывает чрезвычайно важное влияние на нашу планету: оно управляет погодой, океанскими течениями, временами года и климатом, а также делает возможной жизнь растений благодаря фотосинтезу.
Без солнечного тепла и света жизнь на Земле не существовала бы.
Около 4,5 миллиардов лет назад Солнце начало формироваться из молекулярного облака, состоящего в основном из водорода и гелия. Близлежащая сверхновая испустила ударную волну, которая соприкоснулась с молекулярным облаком и активировала его. Молекулярное облако начало сжиматься, и некоторые области газа схлопнулись под действием собственного гравитационного притяжения. Когда одна из этих областей разрушилась, она также начала вращаться и нагреваться от увеличивающегося давления. Большая часть водорода и гелия осталась в центре этой горячей вращающейся массы. В конце концов, газы достаточно нагрелись, чтобы начать ядерный синтез, и превратились в солнце в нашей Солнечной системе.
Другие части молекулярного облака остыли в диск вокруг совершенно нового солнца и стали планетами, астероидами, кометами и другими телами в нашей Солнечной системе.
Солнце находится на расстоянии около 150 миллионов километров (93 миллиона миль) от Земли.
Это расстояние, называемое астрономической единицей (а.е.), является стандартной мерой расстояния для астрономов и астрофизиков.
AU можно измерить со скоростью света или временем, которое требуется фотону света, чтобы добраться от Солнца до Земли. Свет на Солнце занимает около восьми минут и 19секунд, чтобы достичь Земли.
Радиус солнца, или расстояние от самого центра до внешних границ, составляет около 700 000 километров (432 000 миль). Это расстояние примерно в 109 раз больше радиуса Земли. Солнце не только имеет гораздо больший радиус, чем Земля, но и намного массивнее. Масса Солнца более чем в 333 000 раз больше массы Земли и содержит около 99,8% всей массы Солнечной системы!
Состав
Солнце состоит из пылающей комбинации газов. Эти газы фактически находятся в форме плазмы. Плазма – это состояние вещества, похожее на газ, но с большей частью ионизированных частиц. Это означает, что частицы имеют увеличенное или уменьшенное число электронов.
Около трех четвертей Солнца состоит из водорода, который постоянно сплавляется и образует гелий в процессе, называемом ядерным синтезом. Гелий составляет почти всю оставшуюся четверть. Очень небольшой процент (1,69 процента) солнечной массы составляют другие газы и металлы: железо, никель, кислород, кремний, сера, магний, углерод, неон, кальций и хром. Эти 1,69 процента могут показаться незначительными, но их масса по-прежнему в 5628 раз больше массы Земли.
Солнце не является твердой массой. У него нет легко определяемых границ, как у скалистых планет, таких как Земля. Вместо этого Солнце состоит из слоев, почти полностью состоящих из водорода и гелия. Эти газы выполняют разные функции в каждом слое, и слои Солнца измеряются их процентом от общего радиуса Солнца.
Солнце пронизано и частично контролируется магнитным полем. Магнитное поле определяется комбинацией трех сложных механизмов: круговой электрический ток, проходящий через солнце, слои солнца, вращающиеся с разной скоростью, и способность солнца проводить электричество.
Вблизи экватора Солнца силовые линии магнитного поля образуют небольшие петли у поверхности. Линии магнитного поля, проходящие через полюса, простираются гораздо дальше, на тысячи километров, прежде чем вернуться к противоположному полюсу.
Солнце вращается вокруг своей оси, как Земля. Солнце вращается против часовой стрелки, и ему требуется от 25 до 35 дней, чтобы совершить один оборот.
Солнце вращается вокруг центра Млечного Пути по часовой стрелке. Его орбита находится на расстоянии от 24 000 до 26 000 световых лет от галактического центра. Солнцу требуется от 225 до 250 миллионов лет, чтобы совершить один оборот вокруг галактического центра.
Электромагнитное излучение
Солнечная энергия распространяется на Землю со скоростью света в виде электромагнитного излучения (ЭМИ).
Электромагнитный спектр существует в виде волн различной частоты и длины волны.
Частота волны показывает, сколько раз волна повторяется за определенную единицу времени.
Волны с очень короткими длинами волн повторяются несколько раз в данную единицу времени, поэтому они являются высокочастотными. Напротив, низкочастотные волны имеют гораздо большую длину волны.
Подавляющее большинство электромагнитных волн, исходящих от солнца, невидимы для нас. Наиболее высокочастотными волнами, излучаемыми солнцем, являются гамма-лучи, рентгеновские лучи и ультрафиолетовое излучение (УФ-лучи). Наиболее вредные ультрафиолетовые лучи почти полностью поглощаются атмосферой Земли. Менее мощные УФ-лучи проходят через атмосферу и могут вызывать солнечные ожоги.
Солнце также излучает инфракрасное излучение, волны которого имеют гораздо более низкую частоту. Большая часть солнечного тепла поступает в виде инфракрасной энергии.
Между инфракрасным и ультрафиолетовым диапазоном находится видимый спектр, который содержит все цвета, которые мы, люди, можем видеть. Красный цвет имеет самые длинные волны (наиболее близкие к инфракрасному), а фиолетовый (наиболее близкие к ультрафиолетовому) — самые короткие.
Само солнце белое, а это значит, что оно содержит все цвета видимого спектра. Солнце кажется оранжево-желтым, потому что испускаемый им синий свет имеет более короткую длину волны и рассеивается в атмосфере — тот же самый процесс делает небо голубым.
Астрономы, однако, называют Солнце «желтым карликом», потому что его цвета попадают в желто-зеленую часть электромагнитного спектра.
Эволюция Солнца
Солнце, хотя и поддерживает всю жизнь на нашей планете, не будет сиять вечно. Солнце существует уже около 4,5 миллиардов лет.
Процесс ядерного синтеза, который создает тепло и свет, которые делают возможной жизнь на нашей планете, также является процессом, который медленно изменяет состав Солнца. Благодаря ядерному синтезу Солнце постоянно расходует водород в своем ядре: каждую секунду Солнце превращает около 620 миллионов метрических тонн водорода в гелий.
На данном этапе жизни Солнца его ядро примерно на 74% состоит из водорода.
В течение следующих пяти миллиардов лет Солнце сожжет большую часть своего водорода, и гелий станет его основным источником топлива.
За эти пять миллиардов лет Солнце превратится из «желтого карлика» в «красного гиганта». Когда почти весь водород в солнечном ядре будет израсходован, ядро сожмется и нагреется, увеличивая количество происходящего ядерного синтеза. Внешние слои солнца будут расширяться от этой дополнительной энергии.
Солнце увеличится примерно в 200 раз по сравнению с текущим радиусом, поглотив Меркурий и Венеру.
Астрофизики спорят о том, расширится ли орбита Земли за пределы досягаемости Солнца или наша планета тоже будет поглощена Солнцем.
Когда солнце расширяется, оно распространяет свою энергию на большую площадь поверхности, что оказывает общее охлаждающее воздействие на звезду. Это охлаждение изменит видимый свет Солнца на красноватый цвет — красный гигант.
В конце концов, солнечное ядро достигает температуры около 100 миллионов по шкале Кельвина (почти 100 миллионов градусов по Цельсию или 180 миллионов градусов по Фаренгейту), общепринятой научной шкале для измерения температуры.
Когда он достигнет этой температуры, гелий начнет плавиться, образуя углерод, гораздо более тяжелый элемент. Это вызовет интенсивный солнечный ветер и другую солнечную активность, которая в конечном итоге сбросит все внешние слои Солнца. Фаза красных гигантов закончится. Останется только углеродное ядро Солнца, и как «белый карлик» оно не будет создавать или излучать энергию.
Структура Солнца
Солнце состоит из шести слоев: ядра, радиационной зоны, конвективной зоны, фотосферы, хромосферы и короны.
Ядро
Солнечное ядро , более чем в тысячу раз больше Земли и более чем в 10 раз плотнее свинца, представляет собой огромную печь. Температура в ядре превышает 15,7 миллиона кельвинов (также 15,7 миллиона градусов по Цельсию или 28 миллионов градусов по Фаренгейту). Ядро простирается примерно на 25% радиуса Солнца.
Ядро — единственное место, где могут происходить реакции ядерного синтеза. Другие слои Солнца нагреваются от вырабатываемой там ядерной энергии.
Протоны атомов водорода яростно сталкиваются и сливаются или соединяются вместе, образуя атом гелия.
Этот процесс, известный как PP (протон-протонная) цепная реакция, испускает огромное количество энергии. Энергия, выделяемая в течение одной секунды солнечного синтеза, намного больше, чем энергия, выделяемая при взрыве сотен тысяч водородных бомб.
Во время ядерного синтеза в ядре выделяются два типа энергии: фотоны и нейтрино. Эти частицы несут и излучают свет, тепло и энергию солнца. Фотоны — мельчайшие частицы света и других форм электромагнитного излучения. Нейтрино сложнее обнаружить, и на их долю приходится всего около двух процентов от общей энергии Солнца. Солнце постоянно излучает как фотоны, так и нейтрино во всех направлениях.
Зона излучения
Зона излучения Солнца начинается примерно с 25 процентов радиуса и простирается примерно до 70 процентов радиуса. В этой широкой зоне тепло от ядра резко остывает, с семи миллионов К до двух миллионов К.
В зоне излучения энергия передается в результате процесса, называемого тепловым излучением. Во время этого процесса фотоны, испущенные в ядре, проходят небольшое расстояние, поглощаются соседним ионом, высвобождаются этим ионом и снова поглощаются другим. Один фотон может продолжать этот процесс почти 200 000 лет!
Переходная зона: тахоклин
Между радиационной зоной и следующим слоем, конвективной зоной, находится переходная зона, называемая тахоклином. Эта область создана в результате дифференциального вращения Солнца.
Дифференциальное вращение происходит, когда разные части объекта вращаются с разной скоростью. Солнце состоит из газов, протекающих в разных слоях и на разных широтах по-разному. Например, экватор Солнца вращается намного быстрее, чем его полюса.
Скорость вращения солнца быстро меняется в тахоклине.
Конвективная зона
Примерно на 70% солнечного радиуса начинается конвективная зона. В этой зоне солнечная температура недостаточно высока для передачи энергии тепловым излучением. Вместо этого он передает тепло за счет тепловой конвекции через тепловые колонны.
Подобно воде, кипящей в горшке, или горячему воску в лавовой лампе, газы глубоко в конвективной зоне Солнца нагреваются и «кипятят» наружу, вдали от ядра Солнца, через тепловые столбы. Когда газы достигают внешних границ конвективной зоны, они остывают и погружаются обратно к основанию конвективной зоны, чтобы снова нагреться.
Фотосфера
Фотосфера – это ярко-желтая видимая «поверхность» Солнца. Толщина фотосферы составляет около 400 километров (250 миль), а температура достигает около 6000 К (5700 ° C, 10 300 ° F).
В фотосфере видны тепловые столбы зоны конвекции, бурлящие, как кипящая овсянка. В мощные телескопы вершины колонн выглядят как гранулы, скопившиеся на солнце. Каждая гранула имеет яркий центр, представляющий собой горячий газ, поднимающийся по тепловому столбу. Темные края гранул — это холодный газ, спускающийся обратно по колонне на дно конвективной зоны.
Хотя вершины термальных столбов выглядят как маленькие гранулы, их диаметр обычно превышает 1000 километров (621 милю). Большинство тепловых столбцов существуют от восьми до 20 минут, прежде чем они растворяются и образуют новые столбцы. Существуют также «супергранулы», которые могут иметь диаметр до 30 000 километров (18 641 милю) и сохраняться до 24 часов.
Солнечные пятна, солнечные вспышки и солнечные протуберанцы формируются в фотосфере, хотя и являются результатом процессов и нарушений в других слоях Солнца.
Фотосфера: Солнечные пятна
Солнечное пятно — это именно то, на что это похоже, — темное пятно на Солнце. Солнечное пятно образуется, когда интенсивная магнитная активность в конвективной зоне разрывает тепловой столб. В верхней части разорванной колонны (видимой в фотосфере) температура временно понижена, потому что до нее не доходят горячие газы.
Фотосфера: Солнечные вспышки
Процесс образования солнечных пятен открывает связь между короной (самым внешним слоем солнца) и его внутренней частью.
Солнечная материя выбрасывается из этого отверстия в образованиях, называемых солнечными вспышками. Эти взрывы являются массовыми: в течение нескольких минут солнечные вспышки высвобождают эквивалент около 160 миллиардов мегатонн в тротиловом эквиваленте, или около шестой части всей энергии, выделяемой Солнцем за одну секунду.
Облака ионов, атомов и электронов вырываются из солнечных вспышек и достигают Земли примерно через два дня. Солнечные вспышки и солнечные протуберанцы способствуют космической погоде, которая может вызвать возмущения в атмосфере и магнитном поле Земли, а также нарушить работу спутниковых и телекоммуникационных систем.
Фотосфера: корональные выбросы массы
Корональные выбросы массы (КВМ) — это еще один тип солнечной активности, вызванный постоянным движением и возмущениями в магнитном поле Солнца. CME обычно образуются вблизи активных областей солнечных пятен, корреляция между ними не доказана. Причина CME все еще изучается, и предполагается, что нарушения в фотосфере или короне приводят к этим сильным солнечным взрывам.
Фотосфера: солнечный протуберанец
Солнечные протуберанцы представляют собой яркие петли солнечного вещества. Они могут врываться далеко в корональный слой Солнца, расширяясь на сотни километров в секунду. Эти изогнутые и скрученные элементы могут достигать сотен тысяч километров в высоту и ширину и сохраняться от нескольких дней до нескольких месяцев.
Солнечные протуберанцы холоднее, чем корона, и выглядят как более темные нити на фоне солнца. По этой причине они также известны как нити.
Фотосфера: солнечный цикл
Солнце не постоянно испускает солнечные пятна и солнечные выбросы; он проходит через цикл около 11 лет. Во время этого солнечного цикла меняется частота солнечных вспышек. Во время солнечных максимумов может быть несколько вспышек в сутки. Во время солнечных минимумов их может быть меньше одного в неделю.
Солнечный цикл определяется магнитными полями Солнца, которые вращаются вокруг Солнца и соединяются на двух полюсах.
Каждые 11 лет магнитные поля меняются местами, вызывая нарушение, которое приводит к солнечной активности и солнечным пятнам.
Солнечный цикл может влиять на климат Земли. Например, ультрафиолетовый свет Солнца расщепляет кислород в стратосфере и укрепляет защитный озоновый слой Земли. Во время солнечного минимума ультрафиолетовых лучей мало, а это означает, что озоновый слой Земли временно истончен. Это позволяет большему количеству ультрафиолетовых лучей проникать в атмосферу Земли и нагревать ее.
Солнечная атмосфера
Солнечная атмосфера — самая горячая область Солнца. Он состоит из хромосферы, короны и переходной зоны, называемой солнечной переходной областью, которая соединяет их.
Солнечная атмосфера затемнена ярким светом, излучаемым фотосферой, и ее редко можно увидеть без специальных инструментов. Только во время солнечных затмений, когда Луна движется между Землей и Солнцем и скрывает фотосферу, эти слои можно увидеть невооруженным глазом.
Хромосфера
Розовато-красная хромосфера имеет толщину около 2000 километров (1250 миль) и пронизана струями горячего газа.
В нижней части хромосферы, там, где она встречается с фотосферой, температура Солнца самая низкая, около 4400 К (4100°C, 7500°F). Эта низкая температура придает хромосфере розовый цвет. Температура в хромосфере увеличивается с высотой и достигает 25 000 К (25 000 ° C, 45 000 ° F) на внешней границе области.
Хромосфера испускает струи горящих газов, называемых спикулами, похожие на солнечные вспышки. Эти огненные струйки газа тянутся из хромосферы, как длинные пылающие пальцы; обычно они имеют диаметр около 500 километров (310 миль). Спикулы существуют всего около 15 минут, но могут достигать тысячи километров в высоту, прежде чем разрушиться и раствориться.
Область солнечного перехода
Область солнечного перехода (STR) отделяет хромосферу от короны.
Ниже STR слои солнца контролируются и остаются разделенными благодаря гравитации, давлению газа и различным процессам обмена энергией.
Выше STR движение и форма слоев гораздо более динамичны. В них преобладают магнитные силы. Эти магнитные силы могут привести в действие солнечные явления, такие как корональные петли и солнечный ветер.
Состояние гелия в этих двух регионах также имеет отличия. Ниже STR гелий частично ионизирован. Это означает, что он потерял электрон, но еще остался. В районе СТО гелий поглощает немного больше тепла и теряет свой последний электрон. Его температура достигает почти одного миллиона К (один миллион ° C, 1,8 миллиона ° F).
Корона
Корона – это тонкий внешний слой солнечной атмосферы, который может простираться на миллионы километров в космос. Газы в короне сгорают при температуре около одного миллиона k (один миллион ° C, 1,8 миллиона ° F) и движутся со скоростью около 145 километров (90 миль) в секунду.
Некоторые частицы достигают убегающей скорости 400 километров в секунду (249 миль в секунду). Они избегают гравитационного притяжения Солнца и становятся солнечным ветром.
Солнечный ветер дует от Солнца к краю Солнечной системы.
Другие частицы образуют корональные петли. Корональные петли — это всплески частиц, которые возвращаются к ближайшему солнечному пятну.
Рядом с полюсами Солнца находятся корональные дыры. Эти области холоднее и темнее, чем другие области Солнца, и пропускают некоторые из самых быстро движущихся частей солнечного ветра.
Солнечный ветер
Солнечный ветер – это поток чрезвычайно горячих заряженных частиц, выбрасываемых из верхних слоев атмосферы Солнца. Это означает, что каждые 150 миллионов лет Солнце теряет массу, равную массе Земли. Однако даже при такой скорости потери Солнце потеряло лишь около 0,01% своей общей массы из-за солнечного ветра.
Солнечный ветер дует во всех направлениях. Он продолжает двигаться с этой скоростью около 10 миллиардов километров (шесть миллиардов миль).
Некоторые частицы солнечного ветра скользят через магнитное поле Земли и попадают в ее верхние слои атмосферы около полюсов.
Когда они сталкиваются с атмосферой нашей планеты, эти заряженные частицы заставляют атмосферу светиться цветом, создавая полярные сияния, красочные световые представления, известные как северное и южное сияние. Солнечные ветры также могут вызывать солнечные бури. Эти бури могут мешать работе спутников и выводить из строя электрические сети на Земле.
Солнечный ветер наполняет гелиосферу, массивный пузырь заряженных частиц, который окружает Солнечную систему.
Солнечный ветер в конце концов замедляется вблизи границы гелиосферы, на теоретической границе, называемой гелиопаузой. Эта граница отделяет вещество и энергию нашей Солнечной системы от вещества соседних звездных систем и межзвездной среды.
Межзвездная среда — пространство между звездными системами. Солнечный ветер, пройдя миллиарды километров, не может выйти за пределы межзвездной среды.
Изучение Солнца
Солнце не всегда было предметом научных открытий и исследований.
На протяжении тысячелетий солнце было известно в культурах всего мира как бог, богиня и символ жизни.
Для древних ацтеков солнце было могущественным божеством, известным как Тонатиу, которому для путешествия по небу требовались человеческие жертвы. В балтийской мифологии солнце было богиней по имени Сауле, которая приносила плодородие и здоровье. Китайская мифология считала солнце единственным оставшимся из 10 богов солнца.
В 150 году нашей эры греческий ученый Клавдий Птолемей создал геоцентрическую модель Солнечной системы, в которой Луна, планеты и Солнце вращались вокруг Земли. Только в 16 веке польский астроном Николай Коперник использовал математические и научные рассуждения, чтобы доказать, что планеты вращаются вокруг Солнца. Этой гелиоцентрической моделью мы и пользуемся сегодня.
В 17 веке телескоп позволил людям детально рассмотреть солнце. Солнце слишком яркое, чтобы мы могли изучать его незащищенными глазами. С помощью телескопа впервые стало возможным спроецировать четкое изображение солнца на экран для изучения.
Английский ученый сэр Исаак Ньютон использовал телескоп и призму, чтобы рассеять солнечный свет, и доказал, что солнечный свет на самом деле состоит из спектра цветов.
В 1800 году было обнаружено, что инфракрасный и ультрафиолетовый свет существуют за пределами видимого спектра. Оптический прибор, называемый спектроскопом, позволил разделить видимый свет и другое электромагнитное излучение на различные длины волн. Спектроскопия также помогла ученым идентифицировать газы в солнечной атмосфере — каждый элемент имеет свою собственную структуру длины волны.
Однако способ, которым солнце генерировало свою энергию, оставался загадкой. Многие ученые выдвинули гипотезу, что Солнце сжимается и излучает тепло в результате этого процесса.
В 1868 году английский астроном Джозеф Норман Локьер изучал электромагнитный спектр Солнца. Он наблюдал яркие линии в фотосфере, длина волны которых не соответствовала ни одному известному элементу на Земле. Он догадался, что на Солнце есть элемент, изолированный от Солнца, и назвал его гелием в честь греческого бога солнца Гелиоса.
В течение следующих 30 лет астрономы пришли к выводу, что у Солнца есть горячее ядро под давлением, способное производить огромное количество энергии посредством ядерного синтеза.
Технологии продолжали совершенствоваться и позволили ученым открыть новые особенности Солнца. Инфракрасные телескопы были изобретены в 1960-х годах, и ученые наблюдали энергию за пределами видимого спектра. Астрономы двадцатого века использовали воздушные шары и ракеты, чтобы отправить специализированные телескопы высоко над Землей и исследовать Солнце без каких-либо помех со стороны земной атмосферы.
Solrad 1 был первым космическим кораблем, предназначенным для изучения Солнца, и был запущен Соединенными Штатами в 1960 году. В то десятилетие НАСА отправило пять спутников Pioneer на орбиту вокруг Солнца и сбор информации о звезде.
В 1980 году НАСА запустило миссию во время солнечного максимума для сбора информации о высокочастотных гамма-лучах, ультрафиолетовых и рентгеновских лучах, испускаемых во время солнечных вспышек.
Солнечная и гелиосферная обсерватория ( SOHO ) был разработан в Европе и выведен на орбиту в 1996 году для сбора информации. SOHO успешно собирает данные и прогнозирует космическую погоду уже 12 лет.
«Вояджер-1» и 2 – это космические корабли, направляющиеся к краю гелиосферы, чтобы узнать, из чего состоит атмосфера там, где солнечный ветер встречается с межзвездной средой. «Вояджер-1» пересек эту границу в 2012 году, а «Вояджер-2» – в 2018 году. Предполагается, что турбулентность конвективной зоны способствует солнечным волнам, которые непрерывно переносят солнечный материал во внешние слои солнца. Изучая эти волны, ученые больше узнают о недрах Солнца и причинах солнечной активности.
Энергия Солнца
Фотосинтез
Солнечный свет обеспечивает необходимый свет и энергию растениям и другим производителям в пищевой сети. Эти производители поглощают солнечное излучение и преобразуют его в энергию посредством процесса, называемого фотосинтезом.
Продуценты в основном растения (на суше) и водоросли (в водной среде). Они являются основой пищевой сети, и их энергия и питательные вещества передаются всем остальным живым организмам.
Ископаемое топливо
Фотосинтез также отвечает за все ископаемое топливо на Земле. Ученые подсчитали, что около трех миллиардов лет назад первые производители появились в водной среде. Солнечный свет позволил растениям развиваться и адаптироваться. После гибели растения разлагались и перемещались вглубь земли, иногда на тысячи метров. Этот процесс продолжался миллионы лет.
Под сильным давлением и высокими температурами эти останки превратились в то, что мы знаем как ископаемое топливо. Эти микроорганизмы превратились в нефть, природный газ и уголь.
Люди разработали процессы извлечения этих ископаемых видов топлива и использования их для получения энергии. Однако ископаемое топливо является невозобновляемым ресурсом. На их формирование уходят миллионы лет.
Технология солнечной энергии
Технология солнечной энергии использует солнечное излучение и преобразует его в тепло, свет или электричество.
Солнечная энергия — это возобновляемый ресурс, и многие технологии могут собирать ее непосредственно для использования в домах, на предприятиях, в школах и больницах. Некоторые технологии солнечной энергетики включают солнечные элементы и панели, солнечные тепловые коллекторы, солнечное тепловое электричество и солнечную архитектуру.
Фотогальваника использует солнечную энергию для ускорения электронов в солнечных батареях и выработки электроэнергии. Эта форма технологии широко используется и может обеспечивать электроэнергией сельские районы, крупные электростанции, здания и небольшие устройства, такие как парковочные счетчики и прессы для мусора.
Солнечная энергия также может быть использована с помощью метода, называемого «концентрированная солнечная энергия», при котором солнечные лучи отражаются и усиливаются зеркалами и линзами.
Усиленный луч солнечного света нагревает жидкость, которая создает пар и приводит в действие электрический генератор.
Солнечную энергию также можно собирать и распределять без использования машин или электроники. Например, крыши могут быть покрыты растительностью или окрашены в белый цвет, чтобы уменьшить количество тепла, поглощаемого зданием, тем самым уменьшая количество электроэнергии, необходимой для кондиционирования воздуха. Это солнечная архитектура.
Солнечного света в избытке: за один час атмосфера Земли получает достаточно солнечного света, чтобы удовлетворить потребности всех людей в электричестве в течение года. Однако солнечная технология стоит дорого, и ее эффективность зависит от солнечной и безоблачной местной погоды. Методы использования солнечной энергии все еще разрабатываются и совершенствуются.
Краткий факт
Подобно алмазу в небе
Белые карлики состоят из кристаллизованного углеродного алмаза. Типичный белый карлик весит около 10 миллиардов триллионов триллионов каратов.
Примерно через 5 миллиардов лет, говорит Трэвис Меткалф из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики, «Наше Солнце превратится в алмаз, который действительно будет вечным».
Краткий факт
Солнечная постоянная
Солнечная постоянная — это среднее количество солнечной энергии, достигающей атмосферы Земли. Солнечная постоянная составляет около 1,37 киловатта электроэнергии на квадратный метр.
Краткий факт
Solarmax
2013 год принесет следующий солнечный максимум (solarmax), период, который, по словам астрономов, принесет больше солнечных вспышек, корональных выбросов массы, солнечных бурь и полярных сияний.
Краткий факт
Солнце — самое одинокое число
Солнце находится довольно изолированно, далеко на внутреннем крае Рукава Ориона Млечного Пути. Ближайший звездный сосед, красный карлик по имени Проксима Центавра, находится на расстоянии около 4,24 световых года.
Быстрый факт
Солнечные дни в космических агентствах
НАСА и другие космические агентства осуществляют более дюжины гелиофизических миссий, которые изучают солнце, гелиосферу и планетарную среду как единую взаимосвязанную систему.