Презентация естествознание 10 класс "Что происходит на Солнце"

Издревле Солнце вызывало восторг у людей во всем мире. Не случайно в самых разных уголках нашей планеты существовали, а кое-где существуют и поныне солярные мифы и культы, которым в той или иной степени свойственно почитание Солнца.
Они играли важную роль в религии египтян, индейцев, индийцев и славян. Еще не имея оборудования, которым располагают современные ученые, и не подозревая о том, каково внутреннее строение Солнца, наши предки понимали, что оно - источник жизни на Земле.

По спектральной классификации оно относится к классу желтых карликов, т.е. сравнительно небольшая звезда и не очень горячая.
Во всех точках Солнца всегда поддерживается равновесие гравитации и давления газа. Эти силы действуют в противоположных друг другу направлениях. Таким образом, благодаря их оптимальному соотношению Солнце остается достаточно стабильным астрономическим телом.
Состав и внутреннее строение Солнца в данный момент достаточно хорошо изучены.

Для изучения Солнца используются телескопы особой конструкции – башенные солнечные телескопы.

Башенный солнечный телескоп Крымской астрофизической обсерватории БСТ-1

Система зеркал непрерывно поворачивается вслед за Солнцем и направляет его лучи вниз на главное зеркало, а затем они попадают в спектрографы или другие приборы, с помощью которых проводятся исследования Солнца.

Система зеркал непрерывно поворачивается вслед за Солнцем и направляет его лучи вниз на главное зеркало, а затем они попадают в спектрографы или другие приборы, с помощью которых проводятся исследования Солнца.

Система зеркал непрерывно поворачивается вслед за Солнцем и направляет его лучи вниз на главное зеркало, а затем они попадают в спектрографы или другие приборы, с помощью которых проводятся исследования Солнца.

Благодаря большому фокусному расстоянию солнечных телескопов (до 90 м) можно получить изображение Солнца диаметром до 80 см и детально изучать происходящие на нем явления.
Они лучше видны на спектрогелиограммах – снимках Солнца, которые сделаны в лучах, соответствующих спектральным линиям водорода, кальция и некоторых других элементов.

само Солнце

солнечная атмосфера

Химический состав Солнца:
В состав Солнца входит 72 химических элемента
водород составляет около 70% солнечной массы,
гелий – более 28%,
остальные элементы – менее 2%. Количество атомов этих элементов в 1000 раз меньше, чем атомов водорода и гелия.

Вещество Солнца сильно ионизовано: атомы, потерявшие электроны своих внешних оболочек и ставшие ионами, вместе со свободными электронами образуют плазму.

Средняя плотность солнечного вещества примерно 1400 кг/м3. Она 1000 раз больше плотности воздуха у поверхности Земли.

Роберт Майер в середине ХIX века предположил, что Солнце светит за счет постоянной бомбардировки поверхности метеоритами и метеорными частицами. Если сделать расчет по данной гипотезе, то за пять миллиардов лет на Солнце должно было бы выпасть вещества в 150 раз больше массы Солнца.

Гельмгольц и Кельвин также в середине ХIX века предположили, что Солнце излучает за счет сжатия на 60–70 метров ежегодно. Если сделать расчет по данной гипотезе, то возраст Солнца будет не больше 20 миллионов лет, что противоречит современным данным, полученным по анализу радиоактивного распада элементов в геологических образцах земного грунта и грунта Луны.

Джеймс Джинс в начале ХХ века предположил, что в недрах Солнца содержатся тяжелые радиоактивные элементы, которые самопроизвольно распадаются, при этом излучается энергия. Последующий анализ этой гипотезы также показал ее несостоятельность; звезда, состоящая из одного урана, не выделяла бы достаточно энергии для обеспечения наблюдаемой светимости Солнца.

Ханс Бете в 1935 году выдвинул гипотезу, что источником солнечной энергии может быть термоядерная реакция превращения водорода в гелий. Именно за это Бете получил Нобелевскую премию в 1967 году.

Уильям Томсон (барон Кельвин)

Джеймс Джинс

Ханс Бете

Солнце – раскаленный газовый шар, температура в центре которого высока настолько (15 млн. ºС), что там могут происходить термоядерные реакции.

Основной источник энергии – 
протон-протонный цикл. 

Это очень медленная реакция 
(характерное время 7,9∙109 лет).

Ее суть состоит в том, что из четырех протонов 
получается ядро гелия.

Цикл начинается со слияния двух ядер водорода. Серьёзным препятствием является отталкивание сближающихся протонов. Преодолеть его можно только в экстремальных условиях. Поэтому термоядерный синтез может протекать только в ядре Солнца, где и температура, и давление огромны.

Кинетическая энергия, которую приобретают образующиеся в ходе реакции частицы, поддерживает высокую температуру плазмы, и тем самым создаются условия для продолжения термоядерного синтеза.

Ядро - центральная часть Солнца. По размеру составляет примерно 25 % от всего радиуса Солнца и состоит из сильно сжатого вещества. Масса ядра — почти половина от общей массы Солнца. Температура и давление достигают там максимальных показателей: температура 15 млн.°С, а давление - 250 млрд. атм. Газ в солнечном ядре более чем в 150 раз плотнее воды. Именно в нем протекает термоядерная реакция, сопровождаемая выделением энергии.
Через зону излучения энергия переносится из внутренних областей Солнца к поверхности. С помощью лучистой теплопроводностью, т.е. фотонами (диффузия фотонов длится около миллиона лет при температуре больше 2 миллионов градусов).
Примерно с расстоянии 2/3 R находится зона конвекции, в которой начинается перемешивание горячих и холодных слоев вещества. Время подъема конвективной ячейки сравнительно невелико – несколько десятков лет.

Сразу за конвективной зоной начинается атмосфера, которая простирается далеко за пределы видимого диска Солнца. Внутреннее строение атмосферы Солнца включает три слоя: фотосферы, хромосферы и короны. Именно в последних двух слоях возникают магнитные вспышки.
Нижний слой атмосферы – фотосфера (в переводе с греческого - "световой шар") – воспринимается как поверхность Солнца. Температура фотосферы - 6000 °С. Она светится бело-желтым светом. Именно этот нижний слой атмосферы, видимый как желтовато-яркий диск, зрительно воспринимается нами как Солнце. 
Хромосфера (в переводе с греческого - "окрашенной шар") - следующая за фотосферой, сильно разреженная оболочка Солнца, состоящая преимущественно из водорода. В связи с её необычайной яркостью ее можно увидеть лишь при полном солнечном затмении. Когда Луна заслоняет Солнце, хромосфера благодаря присутствию водорода становится розоватой. Этот слой холоднее предыдущего, поскольку его плотность ниже.

Солнечная корона - внешняя атмосфера Солнца. Она образована наиболее разреженным ионизированным газом. Простирается примерно на расстояние 5 диаметров Солнца, имеет лучистое строение, слабо светится. Ее можно наблюдать только во время полного солнечного затмения.
Внешние слои короны излучают в космическое пространство корональный газ - солнечный ветер. Это второй энергетический (после лучистого электромагнитного) поток Солнца, получаемый планетами.
Скорость удаления коронального газа от Солнца возрастает от нескольких км в секунду у короны до 450 км/сек на уровне орбиты Земли, что связано с уменьшением силы притяжения Солнца при увеличении расстояния.
Постепенно разреживаясь по мере удаления от Солнца, корональный газ заполняет все межпланетное пространство. Он воздействует на тела Солнечной системы как непосредственно, так и через магнитное поле, которое несет с собой. Оно взаимодействует с магнитными полями планет.
Именно корональный газ (солнечный ветер) является основной причиной полярных сияний на Земле и активности других процессов магнитосферы.

Луна в определённые моменты времени оказывается между Землёй и Солнцем и закрывает Солнце. На Землю падает тень Луны.

Во время полного затмения Луна закрывает весь диск Солнца. Наблюдается на небольшой территории.

Сарос – промежуток времени, через который солнечные и лунные затмения повторяются в определённом порядке.

Сарос составляет примерно 18 лет 11 дней. За это время происходит 42 солнечных и 28 лунных затмений.

Полные солнечные затмения в данном месте Земли видны не чаще одного раза в 200-300 лет.

Продолжительность полного затмения – 2-3 минуты.

Ионосферные проявления – ухудшение или временное прекращение радиосвязи.

Магнитные бури – кратковременные изменения магнитного поля Земли.

Полярные сияния – свечение атмосферы в полярных областях Земли.

Влияние на тропосферу, т.е. на погоду, природные катаклизмы, на самочувствие людей.

По высказываниям Пьера-Симона Лапласа, Солнце образовалось 4,7 млрд.лет назад в результате сжатия гигантского вращающегося газопылевого облака под действием собственной гравитации . Сжатие продолжалось 30 млн.лет. За это время ядро вращающегося облака нагрелось до температуры, при которой возможно слияние ядер водорода.

Результаты современного компьютерного моделирования говорят о том, что Солнце стабильно проживёт ещё 5 млрд.лет. Когда закончится запас ядерного горючего, сердцевина Солнца сожмётся, а внешние слои подвергнутся расширению. Солнце превратится в красный гигант с радиусом превосходящим орбиту Марса. Время жизни звезды-гиганта продлится не более нескольких сот миллионов лет. Затем, сбросив внешнюю оболочку, Солнце превратится в белый карлик. По размеру он будет сравним с Землёй, но плотность вещества будет превосходить 1 т/м3.

Исследования Солнца проводят как с земных обсерваторий, так и с космических.

Телескоп солнечной обсерватории 
на озере Big Bear в США

Международный спутник SOHO

Японская рентгеновская обсерватория «Йоко» (Yohkoh – «солнечный луч») была
создана в содружестве с учеными Великобритании и запущена 30 августа 1991 г.

Спутник оказался очень удачным.  Его аппаратура
работала более 10 лет,
ежедневно передавая четкие
рентгеновские изображения вспышек и горячих пятен
в короне Солнца.

Во время солнечного затмения
14 декабря 2001 г. спутник
потерял ориентацию на Солнце и его батареи разрядились.

Рентгеновское изображение Солнца с короной