СОНЦЕ

Уночі на небі спалахують міріади зір. І лише одну зорю ми бачимо вдень. І ця зоря — Сонце!!! Ще в далекій давнині люди розуміли, що без Сонця не було б життя на Землі, тому й називали його: стародавні греки — богом Геліосом, римляни — променистим Аполлоном або Фебом, а наші предки слов’яни — Ярилом

ВИ НАВЧИТЕСЯ

Називати фізичні параметри Сонця.

Пояснювати внутрішню будову Сонця та його атмосфери.

Характеризувати Сонце як зорю, джерела енергії Сонця; склад сонячного випромінювання; активні процеси на Сонці (сонячні плями, факели, спалахи).

Уміти пояснювати механізм поширення енергії, видимий рух Сонця.

Виявляти результати впливу сонячної активності на життя та здоров’я людей, біосферу Землі, на техногенні, атмосферні та кліматичні процеси на Землі.

Оцінювати Сонце як головний космічний чинник, від якого залежить життя на Землі.

Дотримуватися правил спостереження за Сонцем.

ЗОРЯ НА ЙМЕННЯ СОНЦЕ

Під час вивчення Сонця — найближчої до нас, і тому найдоступнішої для дослідження зорі, можна дізнатися про зорі в цілому, адже попри велике їхнє розмаїття в більшості з них загальні властивості однакові.

Наше світило, як і більшість зір, — багатошарова неймовірно гаряча плазмо-газова куля. Науковці стверджують, що Сонце існує вже близько 5 млрд років. Що ж забезпечує його існування? І чи може Сонце світити вічно?

За останні 150 років було висунуто багато гіпотез щодо природи джерел енергії Сонця та зір. Зрештою було з’ясовано, що реальне значення мають лише такі джерела, як гравітаційне стискання та термоядерний синтез (мал. 7.1).

Видатний астрофізик Йосип Самуїлович Шкловський (1916—1985, Україна) так висловився з цього приводу: «...Історія існування будь-якої зорі — це справді титанічна боротьба між силою гравітації, яка намагається її необмежено стиснути, та силою газового тиску, що намагається її «розпорошити», розсіяти в навколишньому міжзоряному просторі. Мільйони й мільйони років триває ця «боротьба». Упродовж цих років сили рівні. Та врешті-решт перемога буде за гравітацією. Така драма еволюції кожної зорі». Тож і наше Сонце не вічне. Однак нам немає чого хвилюватися, адже за оцінками вчених воно світитиме ще мільярди років.

Розгляньмо фізичні параметри Сонця (табл. 7.1.) порівняно із земними.

Таблиця 7.1.

Маса	≈ 2 · 10³⁰ кг	≈ 330 000 земних мас а у 750 разів перевищує масу всіх інших планет, разом узятих
Радіус (екваторіальний), R	700 000 км	≈ 109 земних радіусів
Середня густина, ρ	1409 кг/м³	0,255 густини Землі
Площа поверхні	6,1 · 10¹⁸ м²	12 000 земних площ
Температура поверхні	≈ 6000 K
Температура ядра	≈ 15 · 10⁶K
Світність, L	3,85 · 10²⁶ Вт

Мал. 7.1. «Боротьба» двох сил: гравітації та тиску газів

Зверніть увагу на середню густину Сонця — 1409 кг/м3. Це значення сумірне з густиною води Мертвого моря й у тисячу разів більше за густину повітря біля поверхні Землі. Таке середнє значення зумовлено тим, що в зовнішніх шарах Сонця густина в мільйони разів менша, а в центрі — у 100 разів більша, ніж середня густина. Речовина Сонця дуже йонізована, тобто атоми втратили свої зовнішні електрони й разом з ними стали вільними частинками йонізованого газу — плазми.

Сонце складається з Гідрогену (~73 % маси і ~92 % об’єму), Гелію (~25 % маси та ~7 % об’єму) та інших елементів з меншою концентрацією (менше 2 % маси) — Феруму, Нікелю, Оксигену, Нітрогену, Силіцію, Сульфуру, Магнію, Карбону, Неону, Кальцію та Хрому. Хімічний склад визначено з аналізу сонячного спектра. Перші ґрунтовні дослідження спектра Сонця здійснив у 1815 р. фізик-оптик Йозеф фон Фраунгофер (1787—1826, Німеччина), який описав у спектрі Сонця понад 570 окремих темних ліній (мал. 7.2, а). У 1857 р. фізики Густав Роберт Кірхгоф (1824—1887, Німеччина) і Роберт Вільгельм Бунзен (1811—1899, Німеччина) (мал. 7.2, б) порівняли довжини хвиль фраунгоферових ліній з досліджуваними в земних лабораторіях довжинами хвиль, що їх випромінюють (і поглинають) відомі хімічні елементи. Так було ототожнено близько десяти елементів.

Мал. 7.2. Дослідники спектра Сонця: а — Й. Фраунгофер; б — Г. Кірхгоф і Р Бунзен

Справжнім тріумфом астрофізики стало відкриття нового хімічного елемента — Гелію. Під час спостереження повного сонячного затемнення в 1868 р., англійський астроном Джозеф Лок’єр (1836—1920, Велика Британія) і незалежно від нього французький учений П’єр Жансен (1824—1907, Франція) виявили в спектрі Сонця яскраву жовту лінію поблизу лінії Натрію. Невідомий елемент, якому належала ця лінія, назвали Гелієм, що означало «сонячний». І лише в 1895 р. Гелій було виявлено на Землі під час досліджень спектрів певних мінералів.

Загалом у спектрі Сонця виявлено лінії 72 хімічних елементів і визначено їхню відносну кількість.