Источники энергии солнца и звёзд

 

 

 

Содержание

 

 

Введение……………………………………………………..3

1. Теоретические аспекты  энергии солнца и звёзд……….4

1.1. Источники энергии  звёзд……….……….……………..5

1.2. Солнце и источники  его энергии .…….……….………7

2. Исследования солнца  и звёзд……….……….……….….9

Заключение……….……….……….……….……….……….12

Список  используемой литературы…….……….…………11

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

Актуальность темы обусловлена тем, что человечества испокон веков заглядывалось в небо, пытаясь найти ответы на многие вопросы. Откуда произошли звёзды? Как они возникли? Каким образом они функционируют? Какими харектеристиками обладают.

Человека в разных сфыерах деятельности обращали своё внимание на звёздое небо, писатели описывали его загадочность и красоту; физики пытались, и пытаются по сей день, разгадать научные тайны вселенной; а строномы продалжают предстказывать судьбы по звёздам. Во все времена небо манило, завораживало и интересовало многих.

Все небесные тела в сегоднешнем спектре знаний можно разделить на те, что испускают энергию – это звёзды, и те, что не испускают – это метеориты, планеты, космическая пыль, кометы.

Звезды представляют собой некую фабрику по воспроизводству различных химических элементов и источники жизни и света. На современном этапе развития  Вселенной вещество в ней находится преимущественно в звёздном состоянии, поскольку  97% вещества сосредоточенно в нашей Галактике в звёздах. Современная галактика - это гигантское скопление звёзд и ими образуемых систем, которые имеют свои центры (ядро) и разную, не всегда только сферическую, но чаще и эллиптическую,  спиралевидную либо вообще неправильную форму.

Цель работы: рассмотреть источники энергии солнца и звезд.

 

 

 

 

 

 

1. Теоретические аспекты энергии солнца и звёзд

 

Нашу Галактику  называют Млечным Путём, состоящим  из 120 млрд. звёзд, состоит она из собственного ядра и нескольких спиральных ветвей. Размеры нашей Галактики – 100 тыс. световых лет, большая часть звёзд в ней сосредоточена в гигантском «диске», который имеет толщину около 1500 световых лет. На расстоянии пимерно 30 тысяч световых лет от центра нашей Галактики располагается  Солнце.1

     Звёзды представляют  собой  горячие небесные светящиеся  тела, на подобие Солнцу, которые  различают  по яркости, температуре  и размеру. По многих своим  параметрам Солнце представляет  собой типичную  звезду, хотя на  она кажется гораздо больше  и ярче всех остальных звезд, поскольку располагается намного  ближе к Земле, чем все остальные. Даже самая ближайшая звезда - Проксима Кентавра в 272 тыс. раз  дальше от нас, чем Солнце, поэтому  все звёзды и кажутся нам  всего лишь светлыми точками  на ночном небе. 2

     Живя  на  Земли, человек, тем не менее находится  на дне воздушного океана, непрерывно  волнующегося  и бурлящего, преломляющего  лучами свет  звёзд, отчего и  кажутся  они нам дрожащими  и мигающими . А вот космонавты, находящиеся на орбите видят  все звёзды как немигающие  цветные  точки.3

     Звёздное небо  многие  века притягивало и  вдохновляло людей, что нашло  своё отражение в религии и  литературе. По звёздам были ориентированы  многие  храмы. К примеру, построены  Великие пирамиды в Гизе  так, что в них  узкий коридор  направлен точно на полярную  звезду, роль которой тогда выполняла a Дракона. Мегалитическая постройка  на Солсберийской равнине в Англии Стоунхендж сооружена в точном согласно с сезонными изменениями положения Луны и Солнца.4

     Часто в  нашу эпоху звёзды  используют  для новигации, как яркие метки  на небе для  определения времени. Сегодня не для кого уже  не секрет, что  звёзды пердставляют  собой гигантские природные   энергитические генераторы, с высокой  эффективностью превращающие части  своего вещества в излучение.

 

 

1. Источники энергии звёзд

 

 

В последние 10 лет окончательно было  установлено, как  именно формируются звезды. Происходит это в тех областях галактического пространства, где  собирается  большая масса  достаточного для образования звезды межзвездного газа, который под воздействием  собственного тяготения разогревается и сжимается  до того момента, пока температура не достигнет критического значения, необходимого для протекания ядерной реакции.5

Данный вопрос был впервые поставлен в 40-е годы XIX века, как уже отмечено выше, с открытием закона сохранения энергии. Стало, сразу же   ясно, что в принципе  источником энергии  может быть гравитация. Один из отцов закона сохранения энергии, Роберт Мейер, полагал, что Солнце, к примеру, светится за счёт кинетической энергии выпадающего на него метеорного вещества. Любопытен тот факт, что в ходе многих десятилетий гипотезу Мейера считали чуть ли не смехотворной и упоминали её только  лишь как исторический курьез. Однако сегодня точно установлено, что модернизированный вариант механизма Мейера – аккреция – в современном  мире звезд играет важную роль.6

Герман Гельмгольц, другой пионер принципа сохранения энергии, предположил, что может поддерживаться свечение Солнца  его вековым медленным  сжатием, что и приводит,  к выделению гравитационной энергии.

Вслед за Гельмгольцем вскоре Дж. Томсон (наиболее известный  как лорд Кельвин, получивший свой титул  за научные заслуги) немного уточнил его оценку времени подобного  сжатия, учтя  при этом в распределении солнечного вещества неоднородность вдоль радиуса. За счет , как мы   говорим теперь, кельвиновского сжатия Солнце могло бы, светить только лишь десятки миллионов лет, при этом заметно не меняясь. Любопытен тот факт, что сам Кельвин, а в последствии и многие иные, рассматривали это как серьёзный аргумент против правильности существующих дарвиновских представлений о биологической эволюции, котрые требовали, по крайней мере, на порядок больших времен.7 Вера в закон сохранения энергии в конце XIX века была незыблема  – а никакого иного источника энергии звёзд, кроме самогравитации, видно тогда не было. Правда, оценка возраста Земли, которую получили путём  геологических изысканий, давали по крайней мере сотни миллионов лет, что и указало на необходимость в поиске какого-то иного дополнительного источника энергии солнца.8

Вскоре, после открытия радиоактивности, ситуация крайне резко обострилась,  стала просто катастрофической.  Поэтому отыскание источника энергии звёзд и Солнца стало одной из самых жгучих проблем научного естествознания.

Считалось первоначально то, что вырабатывает наше Солнце  свою энергию по первой схеме, иными словами  за счёт цикла Бете. Но,  стало в 50-е годы ясно, что всё не так, и большую роль играют всё же pp-цепочки. Как показал наиболее детальный анализ, причина этого именно в том, что центральная температура нашего Солнца немного ниже, чем считалось и принималлось раньше, а у цикла Бете рост темпа выделения энергии с температурой происходит гораздо быстрее, чем для протон-протонных цепочек. Однако в звёздах с массами, которые  превосходят в 1.2 массы Солнца, доминирует в выделении энергии всё же CN-цикл.9

Простой энергетический расчёт показал, что в Солнце выгорание водорода в его центральной части займёт около 10 млрд лет. Проблема источников энергии Солнца и подавляющего большинства звёзд, в частности, всех звёзд так называемой основной  последовательности,  тем самым была окончательно решена. 

 

 

1.2 Солнце и источники  его энергии

 

 

Солнце  единственная звезда в Солнечной системе, вокруг которой совершают своё движение все планеты и их спутники в нашей системе, а также иные объекты, вплоть до космической пыли. Если сравнивать массу Солнца с массой всей Солнечной системы, составит  она  порядка 99,866 % от массы системы.

Солнце это одна из 100 000 000 000 звёзд нашей Галактики и по своей величине стоит на четвёртом месте среди них. Проксима Центавра ближайшая к Солнцу звезда, расположена  на расстоянии четырёх световых лет от Земли. От Земли до Солнца  149,6 млн км, свет до нас доходит за 8 минут.  10

По   спектральной классификации солнце  относят к типу «жёлтый карлик», по приблизительным расчётам её возраст составляет немного более 4,5 миллиардов лет, таким образом находится она в середине своего жизненного цикла. Состоит солнце на 92% из водорода и всего на 7% из гелия, при этом имеет оно крайне  сложное строение.

В центре находится ядро, производящее вращение с большой скоростью вокруг оси (причём эта скорость значительно превышает показатели внешних оболочек звезды), с радиусом приблизительно 150 000-175 000 км,  составляющее до 25% от общего r звезды, в центре температура приближается к 14 000 000 К. В ядре происходит реакция образования гелия из четырёх протонов, в ходе чего получается большой энергетический объём, проходящий через все слои и излучающийся с фотосферы в виде света и кинетической энергии.11  Располагается на ядром  зона лучистого переноса, в которой температуры находятся в диапазоне от 2 до 7 миллионов К. Далее следует конвективная зона,  толщина которой приблизительно 200 тыс. км, где уже наблюдается не переизлучение для переноса энергии, а смешивание плазмы,  температура здесь  составляет примерно 5800 К. Атмосфера на Солнце состоит из фотосферы, которая образует видимую поверхность, хромосферы толщина которой  порядка 2 тыс. км и внешней короны, последней   солнечной оболочки, температура которой   в диапазоне 1 000 000 до 20 000 000 К. Непосредственно из внешней части короны и происходит выход ионизированных частиц, так называемого солнечного ветра.

Сжатие  звезды приводит к значительному повышению температуры  в её ядре; когда достигает  она нескольких миллионов градусов, начинаются термоядерные реакции и сжатие прекращается. В таком состоянии звезда пребывает  большую часть своей жизни.12

 

 

 

 

2.Исследования солнца и звёзд

 

Когда наше Солнце достигнет своего возраста приблизительно от 7,5 до 8 миллиардов лет (иными словами через 4-5 млрд лет) звезда тогда  превратится в «красного гиганта», её внешние оболочки расширится и достигнет орбиты нашей Земли, или возможно, отодвинет планету на наиболее дальнее расстояние. При этом  жизнь в современном её понимании станет  невозможна. Солнце проведёт заключительный цикл своей жизни  в состоянии так называемого «белого карлика». Солнце является самым главным источником энергии и  тепла, благодаря которому   на Земле существует жизнь. реди важнейших завоеваний человечества исследования и мировое освоение космического пространства занимают одно из ведущих мест.13

Практическое использование и экспериментальное исследование  пространства за пределами нашей земной атмосферы производится  с помощью пилотируемых космических кораблей (КК), различных искусственных спутников Земли (ИСЗ) и существующих автоматических межпланетных станций (АМС). В понятие исследований космоса входит исследование как околоземного пространства, так и иных  тел нашей Солнечной системы, а также межпланетного пространства, звёзд и иных явлений, происходящих  за пределами нашей Солнечной системы, а также происходит поиски внеземных форм жизни. Исследования  на современном этапе проводят или прямым методом при использовании  автоматических либо пилотируемых космических летательных аппаратов, которые  посылают в исследуемую область, или  путём дистанционного наблюдения при использовании орбитальных телескопов и иных современных  приборов.

 

 

Заключение

 

Планета Земля осуществляет  вращение вокруг своей оси, по этой причине  каждые сутки, находясь на солнечной стороне нашей планеты человек имеет возможность наблюдать удивительные по своей красоте явления: рассвет и закат, а  когда ночью часть  планеты попадает в теневую сторону, может наблюдать за звёздами на ночном небе. Солнце оказывает весомое влияние на процесс жизнедеятельности всей  Земли,   участвует непосредственно оно в земном фотосинтезе, помогает также в образовании витамина D в организме самого человека. Солнечный ветер вызывает геомагнитные бури и именно его проникновение в слои земной атмосферы вызывает такое красивейшее природное явление, как северное сияние, называемое ещё полярным. Солнечная активность изменяется в сторону усиления или уменьшения   примерно раз в течении 11 лет. Возраст Солнца составляет около 5 млрд. лет, и сегодня находится оно в середине своего эволюционного пути. Однако, если бы только исходная масса Солнца была всего  лишь вдвое выше, то процесс его эволюции уже  давно  был бы закончен, и жизнь  на нашей Земле так и не успела бы достигнуть своей вершины в образе человека.

Звезда  начинает свою жизнь как холодное разреженное облако межзвёздного газа, сжимающееся под действием собственного тяготения. При сжатии энергия гравитации переходит в тепло, и температура  газовой глобулы возрастает. В  прошлом столетии вообще считали, что  энергии, выделяющейся при сжатии звезды, достаточно для поддержания её светимости, но геологические данные пришли в  противоречие с этой гипотезой: возраст  Земли оказался значительно больше того времени, в течение которого Солнце могло бы поддерживать своё излучение за счёт сжатия (ок. 30 млн. лет).

Надеюсь, что человечество в скором времени дойдёт до того момента, когда в полной мере сможет использовать источники энергии солнца и звёзд в мирных целях на благо всех людей.

Список  используемой литературы

 

 

1. Горелов, А.А. Концепции современного естествознания  / А.А. Горелов. М.: Высшее образование, 2005.
2. Каменцев Л. Исследования Солнца / Л. Каменцев // Машины и механизмы. – 2009. - №10.
3. Сивоглазов В.И. Наглядное пособие: Гипотеза о возникновении Солнечной системы; Науки о природе (двустороннее) М: Дрофа 2004
4. Суханов А.Д., Голубева О.Н., «Концепции современного естествознания», Изд. «Агар», М: 2000
5. Вайнберг С. Первые три минуты. Современный взгляд на происхождение Вселенной. - М., 2000

1 Сивоглазов В.И. Наглядное пособие: Гипотеза о возникновении Солнечной системы; Науки о природе (двустороннее) М: Дрофа 2004

2 Горелов, А.А. Концепции современного естествознания [Текст] / А.А. Горелов. М.: Высшее образование, 2005.

3 Каменцев Л. Исследования Солнца / Л. Каменцев // Машины и механизмы. – 2009. - №10.

4 Каменцев Л. Исследования Солнца / Л. Каменцев // Машины и механизмы. – 2009. - №10.

5 Горелов, А.А. Концепции современного естествознания [Текст] / А.А. Горелов. М.: Высшее образование, 2005.

6 Сивоглазов В.И. Наглядное пособие: Гипотеза о возникновении Солнечной системы; Науки о природе (двустороннее) М: Дрофа 2004

7 Каменцев Л. Исследования Солнца / Л. Каменцев // Машины и механизмы. – 2009. - №10.

8 Сивоглазов В.И. Наглядное пособие: Гипотеза о возникновении Солнечной системы; Науки о природе (двустороннее) М: Дрофа 2004

 

9 Сивоглазов В.И. Наглядное пособие: Гипотеза о возникновении Солнечной системы; Науки о природе (двустороннее) М: Дрофа 2004

10 Горелов, А.А. Концепции современного естествознания [Текст] / А.А. Горелов. М.: Высшее образование, 2005.

 

11 Сивоглазов В.И. Наглядное пособие: Гипотеза о возникновении Солнечной системы; Науки о природе (двустороннее) М: Дрофа 2004