Солнце и его строение - shikardos.ru o_O
Главная
Поиск по ключевым словам:
страница 1
Похожие работы
Солнце и его строение - страница №1/1




Солнце и его строение

Тема : Солнце и его строение Муниципальная общеобразовательная Школа № 139 Октябрьского района. Выполнила: Ученица 8 "А" класса ТишковаОксана Руководитель: Ярославцева ОльгаАлександровна. Содержание:Цель работы___________________________________ стр.2Химические свойства ___________________________ стр.3-4Температура поверхности Солнца_________________ стр.5-6Температура в недрах солнца_____________________ стр.7-8Заключение, Список литературы__________________ стр.9Рисунки_______________________________________ стр.10 Цель работыЦель моей работы рассмотреть Солнце и его свойства, что позволит узнать оСолнце много нового: истинный возраст Солнца, его химические составляющие,температуру как на поверхности так и в его недрах. И узнать учёных которыепосвятили себя изучению СолнцаХимические свойства Возраст Солнца примерно равен 4,7 миллиарда лет. Кто знает, как долгопребывало Солнце в своём гордом одиночестве, прежде чем неведомая странницаоблагодетельствовала его семьёй? Ведь возможно, что планетная системапоявилась сравнительно недавно, а его собственное существование исчисляетсядесятками или даже сотнями миллиардов лет. Подобный чудовищный срок жизни Солнца стал казаться реальным с тех пор,как был понят взаимный переход массы в энергию и обратно. Излучение Солнцаподдерживалось за счёт его массы, но кто мог сказать, какова была егопервоначальная масса? Если она была вдвое больше современной и убывалапостоянно с теперешней скоростью, то для того, чтобы обладать своейтеперешней массой, Солнце должно было просуществовать 1 500 миллиардов лет.И следовательно, при нынешней мощности излучения ему предстоитпросуществовать ещё около 1 500 миллиардов лет, прежде чем оно исчезнетсовсем. Однако представляется чрезвычайно маловероятным, чтобы масса терялась содинаковой скоростью до полного исчезновения. Физики, работавшие с атомнымиядрами, убедились, что энергия производится за счёт массы обычно в техслучаях, когда ядра одного вида превращались в ядра другого вида. При этомлишь очень незначительная часть общей массы преобразуется в энергию. Такимобразом, если Солнце получает свою энергию от проходящих внутри негоядерных реакций, оно может потерять лишь незначительную долю своей массы.Затем, когда все ядра его вещества будут преобразованы в ядра новоговещества, ядерные реакции прекратятся. И хотя Солнце сохранит ещё огромнуюмассу, оно не будет производить никакой или почти никакой энергии. Итак, количество содержащейся в Солнце энергии, а следовательно, и срокего существования в прошлом и в будущем зависят от характера происходящихв нём ядерных реакций. Но как могли учёные определить этот характер? Напервый взгляд такая задача представляется неразрешимой: ведь сначала нужноопределить, из каких веществ состоит Солнце и в каких условиях эти вещества находятся,а уж потом пытаться установить, какого типа ядерные реакции будутпроисходить в таких веществах при подобных условиях. Да, конечно, это очень сложная задача. Во-первых как определитьхимический состав Солнца с расстояния 150 000 000км. ? В начале XIX в.казалось нелепым даже мечтать о подобной возможности. Французский философОгюст Конт (1798-1875), рассматривая вопрос об абсолютных пределахчеловеческого знания, в качестве примера непознанных и навеки непознаваемых фактов привёл химический состав небесных тел. Однако не всё, что связанно с Солнцем, находится от нас на расстоянии 150000 000км. Его излучения преодолевает космическое пространство и достигаетнас. По мере того как XIX в. близился к концу, учёные находили всё новыеспособы извлекать всё больше сведений из этого излучения. В 1929 г. американский астроном Генри Норрис Рессел (1877-1957) изучилсолнечные спектры, и ему удалось установить, что солнце поразительно богатоводородом. Он решил, что на водород приходится три пятых всего объёмаСолнца. Это было абсолютной неожиданностью, так как водород, хотя и неявляется редким элементом в точном смысле этого слова, составляет всеголишь 0,14% земной коры. Однако последующие исследования показали, что Рессел был слишкомосторожен в своей оценке. Недавние подсчёты американского астрономаДональда Говарда Мензела (род. 1901) показывают, что водород составляет81,76% объёма Солнца, а гелий 18,17%, так что на долю всех остальныхэлементов остается только 0,07%. По-видимому можно с уверенностью сказать, что Солнце практическипредставляет собой светящуюся смесь водорода и гелия в пропорции (пообъему) 4:1. Английский астроном Джозеф Норман Локьер (1836-1920)предположил, что некоторые неопознанные линии солнечного спектрапринадлежат ещё не открытому элементу, который он в честь греческого богасолнца Гелиоса назвал гелием. На Земле же гелий был обнаружен шотландскимхимиком Ульямом Рамзеем (1852-1916) только в 1895 г. Температура поверхности Солнца Когда стал известен Химический состав Солнца, число ядерных реакций,которые могли бы служить возможным источником огромного количествавырабатываемой Солнцем энергии, резко сократилось. Само собой разумелось,что говорить можно было только о реакциях, топливом в которых служи водороди, может быть, отчасти гелий. Никакие другие элементы не представлены наСолнце в достаточных количествах. В таком случае ежесекундная потеря Солнцем 4 600 000т. массы - это потерямассы в результате превращения водорода в гелий. Водород является ядернымтопливом Солнца, а гелий - его ядерным "пеплом". Поскольку потеря массы входе превращения водорода в гелий составляет 0,73% всей массы сливающегосяводорода, ежесекундная потеря 4 600 000т. массы означает, что каждуюсекунду 630 000 000т. водорода превращается в гелий.Этот факт позволяет предположительно оценить возраст Солнца. Общую массуСолнца можно вычислить, исходя из силы, с которой оно притягивает Землю нарасстоянии 150 000 000 км; она составляет 2 220 000 000 000 000 000 000000 000т. Каждую секунду прибавляется 630 000 000т. водорода, и если мыпримем, что первоначально Солнце состояло только из водорода, что атомыэтого водорода всё время сливались в гелий с одной и той же скоростью и чтосолнечное вещество всегда хорошо перемешивалось, то можно подсчитать,сколько требуется секунд, чтобы количество водорода уменьшилось со 100 до81,76% . Оказывается, на это потребовалось бы 20 миллиардов лет. А длятого, чтобы израсходовать всё оставшееся водородное топливо, потребуетсяещё 90 миллиардов лет.Разумеется, было бы слишком смело полагать, что скорость синтеза гелия изводорода останется неизменной до полного истощения запаса топлива или чтоона всегда была такой же, как и теперь. Несомненно, присутствие разныхколичеств гелиевого "пепла" может оказать влияние на скорость реакции илидаже на её характер.Но одного предположения, что солнечная энергия пополняется за счёт слиянияводорода в гелий, было ещё недостаточно. Необходимо было ещё доказать, чтона Солнце существуют условия для такого слияния. У нас на Земле естьбольшие запасы водорода, хотя бы в мировом океане, и всё же синтеза гелияиз его атомов не происходит. Если бы они начали сливаться, Земля взорваласьбы и испарилась, в очень маленькую и очень недолговечную звезду. С другойстороны, если бы такую реакцию можно было проводить медленно и подконтролем, человечество было бы обеспечено энергией на миллионы лет. Однакоусловия на Земле таковы, что возможность самопроизвольного слияния атомовводорода исключена, а учёным не удалось создать условий для контролируемойреакции. Единственное, что они сумели сделать, - это добитьсянеконтролируемого превращения в гелий небольших количеств водорода, создавводородную бомбу 50-х годов.В 1893 г. немецкий физик Вильгельм Вин (1864-1928) подробно изучил этоявление. Каждой температуре соответствует свой максимум излучения - волнаопределённой длины, преобладающая в этом излучении. Вин обнаружил, что помере повышения температуры этот пик смещается в сторону коротких волн,причём его смещение может быть выражено простой математической формулой.Таким образом, если при излучении спектра какого-либо предмета удаётсяустановить пик излучения этого спектра, можно узнать температуру самогопредмета. Характер спектральных линий тоже меняется с изменениемтемпературы, и они тоже помогают её определить.По солнечному спектру удалось установить, что температура поверхностиСолнца составляет 6 000'С. Таким же способом можно определить температуруповерхности других звёзд, и некоторые из них оказались более горячими, чемСолнце. Температура поверхности Сириуса, например, равна 11 000'C , а уАльфы Южного Креста она достигает 21 000'C.По земным представлениям очень поверхность Солнца очень горяча. Онадостаточно горяча, чтобы расплавить и обратить в пар все известные намвещества.Температура в недрах Солнца.Определение свойств поверхности Солнца было огромным достижением - напервый взгляд оно вообще казалось невозможным. Так насколько же труднее,думается, должно быть изучение недр Солнца!Однако некоторые выводы о недрах Солнца сделать довольно легко. Например,мы знаем, что поверхность Солнца постоянно излучает в пространство огромноеколичество тепла, и тем не менее его температура не меняется. Совершенноочевидно, что это тепло должно поступать изнутри с той же скоростью, скакой оно излучается в пространство, а отсюда следует, что недра Солнцадолжны быть более горячими, чем его поверхность.Поскольку поверхность Солнца уже на столько горяча, что на ней превращаютсяв пар любые известные вещества, и поскольку внутренние области Солнца ещёгорячее, напрашивается вывод, что всё Солнце газообразно, что просто шарсверхраскалённого газа. Если это так, то можно считать, что астрономамочень повезло, ибо свойства газа установить легче, чем свойства жидкостей итвёрдых тел.В 20-х годах ХХ в. вопросом о внутреннем строении Солнца занялся английскийастроном Артур Стенли Эддингтон (1882-1944), исходивший из предположения,что звёзды представляют собой газовые шары.Эддингтон рассуждал так: раз Солнце - всего лишь газовый шар, то, если бына него воздействовала только сила его собственного тяготения, оностремительно сжалось бы. А поскольку этого не происходит, значит, силутяготения уравновешивает какая-то другая сила, действие которой направленноизнутри наружу. Такая направленная наружу сила могла возникнуть благодарястремлению газов расширяться под действием высокой температуры.Исходя из значений массы Солнца и силы его тяготения, Эддингтон в 1926 г.рассчитал, какие температуры необходимы для того, чтобы уравновешивать силутяготения на различной глубине под поверхностью Солнца. Он получилпотрясающие цифры. Температура в центре Солнца должна была достигатьгигантской величины в 15 000 000'C. Согласно современным расчётам она ещёвыше: 21 000 000'C.Несмотря на всю поразительность этих результатов, большинство астрономовсогласилось с ними. Во-первых, такие температуры были необходимы для того,чтобы могло происходить слияние атомов водорода. Хотя поверхность Солнцанамного холоднее, чем требуется для этой реакции, внутренние области,согласно расчётам Эддингтона, оказались, безусловно, достаточно горячимидля неё.Во-вторых, рассуждения Эддингтона помогали объяснить и некоторые другиеявления. Солнце находилось в состоянии чуткого равновесия между силойтяготения, обращённой внутрь, и действием температуры, направленным наружу.После того как все астрономы пришли к согласию относительно температуры идавления во внутренних областях Солнца, оставалось выяснить процессы,позволяющие водороду при этих условиях превращаться в гелий со скоростью,которая была бы достаточна для объяснения общего количества солнечногоизлучения. В 1939 г. американский физик, немец по происхождению, ГансАльбрехт Бете (род. в 1906 г.) сумел разработать проходящий цикл ядерныхреакций. Скорость их протекания в условиях, царящих внутри Солнца, вполнеотвечала этим требованиям.Таким образом, вопрос об источнике солнечной энергии, поставленнымГельмгольцем в 40-х годах XIX в., Бете окончательно разрешил почти 100 летспустя. А вместе с этим была также установлена возможная длительность жизниСолнца - 100 миллиардов лет. Заключение.Как бы то ни было, астрономы единодушно сходятся на том, что вся солнечнаясистема - и Солнце и планеты - образовались в результате общего процесса.Другими словами, если Земля в её нынешней форме существует 4,7 миллиардалет, то можно считать, что и вся солнечная система (включая Солнце) в еёнынешней форме существует 4,7 миллиарда лет. Список литературы.А. Азимов "Вселенная"