Nhìn vào ngôi sao đã sưởi ấm và chiếu sáng hành tinh của chúng ta trong hàng tỷ năm, ít người trong chúng ta nhận ra rằng chúng ta có một lò phản ứng nhiệt hạch tự nhiên đang hoạt động. Một so sánh ghê gớm và đáng sợ như vậy được kết nối với bản chất của Mặt trời, mà bởi nguồn gốc và thành phần của nó là một ngôi sao điển hình của thiên hà chúng ta. Mặc dù thực tế là các quá trình xảy ra trên Mặt trời, không thể được gọi là mang lại sự sống, ngôi sao này mang lại cho chúng ta sự sống.
Mặt trời là gì
Tại sao Mặt trời, một ngôi sao giống như hàng tỷ người khác trong thiên hà Milky Way, lại được các nhà vật lý thiên văn và nhà khoa học hạt nhân quan tâm đến vậy? Thực tế là đây là ngôi sao gần nhất với chúng ta, nhờ đó chúng ta có thể hiểu được bản chất của các quá trình đang hoành hành trong Vũ trụ kể từ thời điểm ra đời. Sau khi nghiên cứu về Mặt trời, chúng ta sẽ hiểu các ngôi sao là gì, chúng sống như thế nào và cảnh tượng rực rỡ này kết thúc như thế nào. Những ngôi sao khác, do khoảng cách đáng kể của chúng so với hệ mặt trời của chúng ta, không thể cho chúng ta thấy sự đặc biệt về ngoại hình của chúng.
Ngôi sao của chúng ta là vật thể trung tâm của hệ mặt trời, xung quanh có tám hành tinh, tiểu hành tinh và hành tinh lùn, sao chổi và các vật thể không gian khác quay trong quỹ đạo của chúng. Mặt trời thuộc về các ngôi sao hạng G theo phân loại của Harvard. Theo sự phân loại của Angelo Secchi the Sun, giống như Arcturus và Capella, là một sao lùn màu vàng thuộc lớp II. Không giống như những ngôi sao khác, nằm cách hành tinh của chúng ta hàng chục, hàng trăm năm ánh sáng, ngôi sao của chúng ta nằm gần bên cạnh. Trái đất được tách ra khỏi Mặt trời 150 triệu km - một khoảng cách không đáng kể so với khoảng cách khổng lồ chiếm ưu thế trong vũ trụ.
Ngôi sao gần Mặt trời nhất, Proxima Centauri, ngôi sao lùn đỏ, cách đó 4 năm ánh sáng. Chúng ta cách xa các tinh vân và cụm sao, đó là những khu vực hỗn loạn nhất của thiên hà. Sự sắp xếp như vậy cung cấp sự chuyển động yên tĩnh của Mặt trời trong quỹ đạo của nó trong 14 tỷ năm, kể từ khi dải ngân hà và toàn bộ Vũ trụ của chúng ta được hình thành. Tốc độ của ngôi sao trên quỹ đạo quanh trung tâm thiên hà là 200 km mỗi giây.
Theo tiêu chuẩn trái đất, 150 triệu km là một khoảng cách dài. Tuy nhiên, ngay cả ở khoảng cách như vậy, chúng ta hoàn toàn cảm nhận được sức nóng tỏa ra từ mặt trời. Ánh sáng của ngôi sao của chúng ta đến với chúng ta trong 8 giây và tiếp tục tỏa nhiệt và chiếu sáng hành tinh của chúng ta. Đó là tất cả về kích thước của ngôi sao của chúng tôi. Mặc dù thực tế là ngôi sao của chúng ta thuộc về những ngôi sao bình thường có khối lượng trung bình, khối lượng của nó vượt quá 700 lần khối lượng của tất cả các thiên thể trong hệ Mặt trời. Kích thước của đĩa mặt trời ngày nay được xác định và lên tới 1 triệu 392 nghìn 20 km. Con số này gấp 109 lần đường kính Trái đất.
Nguồn gốc của mặt trời, sự sống và cái chết của nó
Ngôi sao của chúng ta được sinh ra cùng với những ngôi sao khác cách đây hơn 4-5 tỷ năm. Đám mây khí, được hình thành là kết quả của thảm họa vũ trụ có quy mô khổng lồ, trở thành nơi sinh ra cho Mặt trời. Theo một phiên bản, những đám mây khí xuất hiện là kết quả của Vụ nổ lớn, làm rung chuyển không gian. Về thành phần của nó, các đám mây khí và bụi bao gồm 99% nguyên tử hydro. Chỉ 1% đến từ các nguyên tử helium và các nguyên tố khác. Toàn bộ các yếu tố dưới tác động của lực hấp dẫn đã nhận được động lực cần thiết và bắt đầu nén chặt vào một chất.
Khối lượng càng tăng nhanh, tốc độ quay càng nhanh. Các nguyên tử được kết hợp để tạo thành các hợp chất lớn, tạo thành hydro phân tử và heli. Là kết quả của các quá trình vật lý và quay nhanh, một sự hình thành hình cầu đã được hình thành ở trung tâm của đám mây. Một protostar xuất hiện - hình thức lâu đời nhất, trước sự hình thành tiếp theo của một ngôi sao chính thức. Lượng khí vũ trụ ban đầu vượt quá kích thước hiện tại của hệ mặt trời của chúng ta. Trong tương lai, dưới tác động của lực hấp dẫn, vật chất sao bắt đầu co lại chặt chẽ, làm tăng khối lượng của ngôi sao tương lai.
Cùng với sự giảm kích thước của protostar, áp suất bên trong chất sao tăng lên. Điều này dẫn đến sự gia tăng nhanh chóng nhiệt độ bên trong sự hình thành khí. Mật độ và nhiệt độ cao 100 triệu. Kelvin đã khởi động quá trình tổng hợp nhiệt hạch hạt nhân của hydro.
Phản ứng nhiệt hạch tạo ra một lượng nhiệt và năng lượng ánh sáng khổng lồ, lan truyền từ các vùng bên trong của Mặt trời đến bề mặt của nó. Mỗi giây từ bề mặt của nó, hơn 4 triệu tấn bốc hơi vào không gian mở. Cho rằng ngôi sao của chúng ta đã tồn tại hơn một tỷ năm và tiếp tục tỏa sáng mà không có sự thay đổi rõ rệt và đáng kể, chúng ta có thể kết luận rằng trữ lượng hydro của Mặt trời của chúng ta là rất lớn. Khi dự trữ này cạn kiệt, nó vẫn chỉ để đoán, thực hiện các phép tính toán học. Đánh giá theo tính toán của các nhà khoa học, Mặt trời vẫn sẽ ấm lên và tỏa sáng hàng chục tỷ năm, cho đến khi các kho dự trữ nhiên liệu nhiệt hạch hết.
Khi cường độ của các quá trình nhiệt hạch chết đi, giai đoạn cuối cùng của cuộc đời ngôi sao Bắt đầu. Mật độ của ngôi sao sẽ giảm, nhưng kích thước của nó sẽ tăng đáng kể. Thay vì một sao lùn màu vàng, Mặt trời sẽ trở thành Người khổng lồ đỏ. Khi đạt đến giai đoạn này, ngôi sao của chúng ta sẽ rời khỏi chuỗi chính và sẽ bình tĩnh chờ đợi cái chết của mình. Nhân loại không thể chờ đợi trận chung kết của bộ phim này, vì Mặt trời đỏ khổng lồ sẽ hủy diệt với ngọn lửa của nó trên thực tế tất cả sự sống trên hành tinh của chúng ta. Bề mặt của một đĩa đỏ khổng lồ có thể được làm nóng lên tới nhiệt độ 5800 K. Bán kính của Mặt trời sẽ trở nên lớn hơn 250 lần so với các giá trị hiện tại.
Dần dần, nhiệt độ bề mặt sẽ giảm và ngôi sao sẽ tăng kích thước. Độ sáng của nó cũng sẽ tăng đáng kể, gấp 2.700 lần độ sáng hiện tại. Người đầu tiên biến mất là Sao Thủy và Sao Kim. Hành tinh Trái đất chắc chắn trong hàng chục tỷ năm sẽ ngừng tồn tại. Bầu khí quyển của hành tinh sẽ biến mất dưới ảnh hưởng của gió mặt trời, nước sẽ bốc hơi và bề mặt hành tinh sẽ biến thành một khối đá nóng.
Trong giai đoạn này, ngôi sao của chúng ta sẽ tồn tại trong vài chục triệu năm. Sau khi nhiệt độ ở trung tâm lõi mặt trời đạt 100 triệu Kelvin, quá trình đốt cháy helium và carbon sẽ bắt đầu. Một vòng mới của phản ứng dây chuyền cuối cùng đã làm cạn kiệt mặt trời. Khối lượng giảm đáng kể của ngôi sao sẽ không thể giữ lớp vỏ bên ngoài, mà các quá trình nhiệt hạch xung sẽ xua tan trong không gian. Thay cho một người khổng lồ đỏ, một tinh vân hành tinh hình thành, ở trung tâm mà lõi của ngôi sao cũ, một sao lùn trắng, sẽ vẫn còn. Nói cách khác, trong hàng chục tỷ năm, ngôi sao hiếu khách của chúng ta sẽ biến thành một vật thể nhỏ dày đặc và nóng bỏng với kích cỡ của hành tinh chúng ta. Ở trạng thái này, ngôi sao sẽ tồn tại khá lâu, từ từ chết dần và âm ỉ.
Cấu tạo và cấu trúc của mặt trời
Sự gần gũi của Mặt trời cho phép bạn có được ý tưởng về cấu trúc và cấu trúc của nó, để có được thông tin về cách thức lò phản ứng nhiệt hạch tự nhiên này hoạt động và quá trình diễn ra trong đó. Sẽ rất thú vị khi tháo rời cấu trúc, bao gồm các thành phần sau:
- cốt lõi;
- vùng năng lượng bức xạ;
- khu đối lưu;
- tachocline
Tiếp theo, bắt đầu các lớp của khí quyển mặt trời:
- quang cảnh;
- nhiễm sắc thể;
- nổi bật.
Ngôi sao không phải là một vật rắn, do thực tế là chúng ta đang xử lý một loại khí nóng, bị nén chặt vào một khu vực hình cầu. Ở nhiệt độ như vậy, sự tồn tại của bất kỳ chất nào ở dạng rắn là không thể. Ánh sáng và nhiệt phát ra từ mặt trời là kết quả của quá trình tương tự mà một người gặp phải khi tạo ra bom nguyên tử. Tức là vật chất dưới tác động của áp lực rất lớn và nhiệt độ cao được chuyển thành năng lượng. Nhiên liệu chính là hydro, trong Mặt trời là 73,5-75%, do đó nguồn nhiệt chính là quá trình tổng hợp nhiệt hạch của hydro, tập trung chủ yếu ở lõi, phần trung tâm của ngôi sao.
Lõi mặt trời có bán kính xấp xỉ 0,2. Chính ở đây, các quá trình chính diễn ra, do đó Mặt trời sống và cung cấp cho không gian xung quanh ánh sáng và động năng. Quá trình truyền năng lượng bức xạ từ trung tâm của ngôi sao lên các lớp trên được thực hiện trong vùng truyền bức xạ. Ở đây, các photon hút từ hạt nhân lên bề mặt được trộn với các hạt khí ion hóa (plasma). Do đó, năng lượng được trao đổi. Trong phần này của quả cầu mặt trời có một vùng đặc biệt - tachocline, chịu trách nhiệm hình thành từ trường của ngôi sao của chúng ta.
Sau đó bắt đầu khu vực quy mô lớn nhất của Mặt trời - khu vực đối lưu. Khu vực này gần bằng 2/3 đường kính mặt trời. Chỉ có bán kính của khu vực đối lưu gần bằng với đường kính của hành tinh chúng ta - 140 nghìn km. Đối lưu là một quá trình trong đó một khí dày đặc và nóng được phân bố đều trên toàn bộ thể tích bên trong của một ngôi sao về phía bề mặt, tỏa nhiệt cho các lớp tiếp theo. Quá trình này xảy ra liên tục và có thể được nhìn thấy bằng cách quan sát bề mặt của Mặt trời bằng kính viễn vọng mạnh mẽ.
Trên biên giới của cấu trúc bên trong và bầu khí quyển của ngôi sao là không gian quang cảnh - một lớp vỏ mỏng, chỉ sâu 400 km. Đó là những gì chúng ta thấy trong các quan sát của chúng ta về mặt trời. Các bức ảnh bao gồm các hạt và không đồng nhất trong cấu trúc của nó. Các điểm tối được thay thế bằng các vùng sáng. Sự không đồng nhất như vậy có liên quan đến các giai đoạn khác nhau làm mát bề mặt của mặt trời. Đối với phần vô hình của quang phổ bề mặt của vật sáng chói của chúng ta, trong trường hợp này chúng ta đang đối phó với tầng quyển. Đây là một lớp dày đặc của khí quyển mặt trời và chỉ có thể nhìn thấy trong nhật thực.
Các vật thể mặt trời thú vị nhất để quan sát là những điểm nổi bật, trông giống như những sợi dài và corona mặt trời. Những thành tạo này là khí thải khổng lồ của hydro. Có những điểm nổi bật và di chuyển dọc theo bề mặt của Mặt trời với tốc độ rất lớn - 300 km / s. Nhiệt độ của các vòng này vượt quá 10 nghìn độ. Các corona mặt trời là các lớp bên ngoài của khí quyển, lớn hơn nhiều lần so với đường kính của chính ngôi sao. Ranh giới chính xác của corona mặt trời là không. Biên giới hữu hình của nó chỉ là một phần của nền giáo dục tuyệt vời này.
Giai đoạn cuối cùng của hoạt động năng lượng mặt trời là gió mặt trời. Quá trình này được liên kết với dòng chảy tự nhiên của vật chất sao qua các lớp bên ngoài vào không gian xung quanh. Gió mặt trời chủ yếu bao gồm các hạt cơ bản tích điện - proton và electron. Tùy thuộc vào chu kỳ hoạt động của mặt trời, tốc độ gió mặt trời có thể thay đổi từ 300 km mỗi giây đến mốc 1500 km / s. Chất này được phân phối trên khắp hệ mặt trời, ảnh hưởng đến tất cả các thiên thể trong không gian gần của chúng ta.
Các ngôi sao khác trong chuỗi chính có cấu trúc xấp xỉ nhau. Các thiên thể khác mà chúng ta nhìn thấy trên bầu trời đêm có thể có cấu trúc khác. Sự khác biệt có thể chỉ bao gồm trong khối lượng của ngôi sao, trong trường hợp này là yếu tố chính cho hoạt động của sao.
Đặc điểm của ngôi sao của chúng tôi
Giống như tất cả các ngôi sao bình thường, trong đó chiếm đa số trong Vũ trụ, Mặt trời là đối tượng chính của hệ hành tinh của chúng ta. Khối lượng khổng lồ của ngôi sao và kích thước của nó tạo ra sự cân bằng của lực hấp dẫn, cung cấp một chuyển động có trật tự của các thiên thể xung quanh nó. Thoạt nhìn, ngôi sao của chúng ta không có gì đặc biệt. Tuy nhiên, trong những năm gần đây, một số khám phá đã được thực hiện để có thể khẳng định sự độc đáo của mặt trời. Ví dụ, Mặt trời tạo ra một thứ tự bức xạ cường độ nhỏ hơn trong phạm vi cực tím so với các ngôi sao khác cùng loại. Một tính năng khác là trạng thái của ngôi sao của chúng tôi. Mặt trời thuộc về các ngôi sao khác nhau, nhưng không giống như các chị em của nó trong không gian, có cường độ và độ sáng khác nhau, ngôi sao của chúng ta tiếp tục tỏa sáng với ánh sáng đều.
Nó cũng giải phóng một lượng năng lượng khổng lồ, với chỉ 48% lượng này có thể nhìn thấy. Vô hình với bức xạ hồng ngoại mắt người chiếm 45% năng lượng của mặt trời. Trong số lượng bức xạ mặt trời khổng lồ, hành tinh của chúng ta nhận được những mảnh vụn hoàn toàn, khoảng một phần tỷ phần trăm, nhưng điều này là khá đủ để duy trì sự cân bằng của các điều kiện được tạo ra trên Trái đất.
Kết luận
Ước tính dữ liệu về Mặt trời thu được cho đến nay, không thể nói rằng chúng ta hoàn toàn biết bản chất của ngôi sao của mình. Tất cả các ý tưởng về cấu trúc và cấu trúc của Mặt trời đều dựa trên các mô hình toán học và vật lý do con người tạo ra. Phân tích các quá trình xảy ra bên trong ngôi sao của chúng ta và trên bề mặt của nó cho phép chúng ta tìm thấy lời giải thích về các quá trình và hiện tượng xảy ra trên hành tinh của chúng ta. Mặt trời không chỉ là một máy phát năng lượng làm ấm hành tinh của chúng ta, mà còn là nguồn phát xạ vô tuyến và sóng điện từ mạnh nhất ảnh hưởng đến sinh quyển Trái đất. Bất kỳ thay đổi nào trong hoạt động của Mặt trời đều phản ánh ngay lập tức trạng thái của khí hậu Trái đất và sức khỏe của chúng ta.
