कौन सी गैसें सूर्य को बनाती हैं?

हमारा सूर्य, हर दूसरे तारे की तरह, चमकता हुआ प्लाज्मा का एक विशाल गोला है। यह एक आत्मनिर्भर थर्मोन्यूक्लियर रिएक्टर है जो हमारे ग्रह को आवश्यक प्रकाश और गर्मी प्रदान करता है जीवन को बनाए रखता है, जबकि इसका गुरुत्वाकर्षण हमें (और शेष सौर मंडल) को गहरे में घूमने से रोकता है अंतरिक्ष।

सूर्य में कई गैसें और अन्य तत्व होते हैं जो विद्युत चुम्बकीय विकिरण छोड़ते हैं, जिससे वैज्ञानिक भौतिक नमूनों तक पहुंचने में सक्षम न होने के बावजूद सूर्य का अध्ययन कर सकते हैं।

टीएल; डीआर (बहुत लंबा; पढ़ा नहीं)

द्रव्यमान के हिसाब से सूर्य में सबसे आम गैसें हैं: हाइड्रोजन (लगभग 70 प्रतिशत, हीलियम (लगभग 28 प्रतिशत), कार्बन, नाइट्रोजन और ऑक्सीजन (कुल मिलाकर लगभग 1.5 प्रतिशत)। सूर्य के द्रव्यमान का शेष (0.5 प्रतिशत) अन्य तत्वों की ट्रेस मात्रा के मिश्रण से बना है, जिसमें नियॉन, लोहा, सिलिकॉन, मैग्नीशियम और सल्फर शामिल हैं, लेकिन इन्हीं तक सीमित नहीं है।

सूर्य की रचना

द्रव्यमान के आधार पर दो तत्व सूर्य के पदार्थ का भारी बहुमत बनाते हैं: हाइड्रोजन (लगभग 70 प्रतिशत) और हीलियम (लगभग 28 प्रतिशत)। ध्यान दें, यदि आप अलग-अलग संख्याएँ देखते हैं, तो परेशान न हों; आप शायद व्यक्तिगत परमाणुओं की कुल संख्या के अनुसार अनुमान देख रहे हैं। हम बड़े पैमाने पर जा रहे हैं क्योंकि इसके बारे में सोचना आसान है।

द्रव्यमान का अगला 1.5 प्रतिशत कार्बन, नाइट्रोजन और ऑक्सीजन का मिश्रण है। अंतिम 0.5 प्रतिशत भारी तत्वों का एक कॉर्नुकोपिया है, जिसमें नियॉन, लोहा, सिलिकॉन, मैग्नीशियम और सल्फर शामिल हैं, लेकिन यह इन्हीं तक सीमित नहीं है।

हम कैसे जानते हैं कि सूर्य किससे बना है?

आप सोच रहे होंगे कि कैसे, हम वास्तव में जानते हैं कि सूर्य किससे बनता है। आखिरकार, कोई मानव कभी नहीं रहा है और कोई भी अंतरिक्ष यान कभी सौर पदार्थ के नमूने वापस नहीं लाया है। हालाँकि, सूर्य लगातार पृथ्वी को स्नान कर रहा हैविद्युत चुम्बकीय विकिरणऔर इसके संलयन-संचालित कोर द्वारा जारी कण।

प्रत्येक तत्व विद्युत चुम्बकीय विकिरण (यानी, प्रकाश) के कुछ तरंग दैर्ध्य को अवशोषित करता है, और इसी तरह गर्म होने पर कुछ तरंग दैर्ध्य का उत्सर्जन करता है। १८०२ में, वैज्ञानिक विलियम हाइड वोलास्टन ने देखा कि एक प्रिज्म से गुजरने वाली सूरज की रोशनी अपेक्षित इंद्रधनुषी स्पेक्ट्रम का उत्पादन करती है, लेकिन उल्लेखनीय अंधेरे रेखाएं इधर-उधर बिखरी हुई हैं।

इस घटना पर एक बेहतर नज़र डालने के लिए, ऑप्टिशियन जोसेफ वॉन फ्रौनहोफर ने पहले स्पेक्ट्रोमीटर का आविष्कार किया - मूल रूप से एक बेहतर प्रिज्म - जो सूर्य के प्रकाश की विभिन्न तरंग दैर्ध्य को और भी अधिक फैलाता है, जिससे वे आसान हो जाते हैं देखने के लिए। इससे यह देखना भी आसान हो गया कि वोलास्टन की काली रेखाएं कोई चाल या भ्रम नहीं थीं - वे सूर्य के प्रकाश की एक विशेषता प्रतीत होती थीं।

वैज्ञानिकों ने पता लगाया कि वे अंधेरे रेखाएं (अब फ्रौनहोफर रेखाएं कहलाती हैं) हाइड्रोजन, कैल्शियम और सोडियम जैसे कुछ तत्वों द्वारा अवशोषित प्रकाश की विशिष्ट तरंग दैर्ध्य से मेल खाती हैं। इसलिए, उन तत्वों को सूर्य की बाहरी परतों में मौजूद होना चाहिए, जो कोर द्वारा उत्सर्जित होने वाले कुछ प्रकाश को अवशोषित करते हैं।

समय के साथ, तेजी से परिष्कृत पता लगाने के तरीकों ने हमें सूर्य से उत्पादन की मात्रा निर्धारित करने की अनुमति दी है: विद्युत चुम्बकीय अपने सभी रूपों में विकिरण (एक्स-रे, रेडियो तरंगें, पराबैंगनी, अवरक्त और इसी तरह) और उप-परमाणु कणों का प्रवाह जैसे न्यूट्रिनो। सूर्य क्या छोड़ता है और क्या अवशोषित करता है, इसे मापकर, हमने दूर से ही सूर्य की संरचना की बहुत गहन समझ बनाई है।

परमाणु संलयन शुरू करना

क्या आपने सूर्य को बनाने वाली सामग्री में कोई पैटर्न देखा है? हाइड्रोजन और हीलियम आवर्त सारणी के पहले दो तत्व हैं: सबसे सरल और सबसे हल्का। एक तत्व जितना भारी और अधिक जटिल होता है, उतना ही कम हम धूप में पाते हैं।

जैसे-जैसे हम हल्के/सरल से भारी/अधिक जटिल तत्वों की ओर बढ़ते हैं, मात्रा में कमी की यह प्रवृत्ति दर्शाती है कि तारे कैसे पैदा होते हैं और हमारे ब्रह्मांड में उनकी अनूठी भूमिका है।

बिग बैंग के तत्काल बाद में, ब्रह्मांड उप-परमाणु कणों के एक गर्म, घने बादल से ज्यादा कुछ नहीं था। इन कणों को एक साथ आने के लिए लगभग 400,000 साल का समय लगा, जिसे हम पहले परमाणु, हाइड्रोजन के रूप में पहचानेंगे।

लंबे समय तक, ब्रह्मांड में हाइड्रोजन और हीलियम परमाणुओं का प्रभुत्व था जो कि आदिम उप-परमाणु सूप के भीतर अनायास बनने में सक्षम थे। धीरे-धीरे, ये परमाणु ढीले एकत्रीकरण बनाने लगते हैं।

इन एकत्रीकरणों ने अधिक गुरुत्वाकर्षण का प्रयोग किया, इसलिए वे बढ़ते रहे, आस-पास से अधिक सामग्री खींचते रहे। लगभग १.६ मिलियन वर्षों के बाद, इनमें से कुछ एकत्रीकरण इतने बड़े हो गए कि उनके केंद्रों में दबाव और गर्मी थर्मोन्यूक्लियर फ्यूजन को शुरू करने के लिए पर्याप्त थे, और पहले सितारों का जन्म हुआ।

परमाणु संलयन: द्रव्यमान को ऊर्जा में बदलना

यहाँ परमाणु संलयन के बारे में महत्वपूर्ण बात है: भले ही इसे शुरू करने के लिए बहुत अधिक मात्रा में ऊर्जा की आवश्यकता होती है, वास्तव में प्रक्रियाविज्ञप्तिऊर्जा।

हाइड्रोजन संलयन के माध्यम से हीलियम के निर्माण पर विचार करें: दो हाइड्रोजन नाभिक और दो न्यूट्रॉन मिलकर a. बनाते हैं एकल हीलियम परमाणु, लेकिन परिणामी हीलियम में वास्तव में प्रारंभिक सामग्री की तुलना में 0.7 प्रतिशत कम द्रव्यमान होता है। जैसा कि आप जानते हैं, पदार्थ को न तो बनाया जा सकता है और न ही नष्ट किया जा सकता है, ताकि द्रव्यमान कहीं चला गया होगा। वास्तव में, यह आइंस्टीन के सबसे प्रसिद्ध समीकरण के अनुसार ऊर्जा में परिवर्तित हो गया था:

ई = एमसी ^ 2

जिसमें जूल में ऊर्जा है (जे),द्रव्यमान किलोग्राम (किलो) है औरसीप्रकाश की गति मीटर/सेकंड (m/s) में है - एक स्थिरांक। आप समीकरण को सादे अंग्रेजी में इस प्रकार रख सकते हैं:

​​ऊर्जा (जूल) = द्रव्यमान (किलोग्राम) × प्रकाश की गति (मीटर/सेकंड)2

प्रकाश की गति लगभग 300,000,000 मीटर/सेकंड है, जिसका अर्थ हैसी2इसका मूल्य लगभग 90,000,000,000,000,000 है - जो कि नब्बे,000,000 हैक्वाड्रिलियन- मीटर2/second2. आम तौर पर इतनी बड़ी संख्या के साथ व्यवहार करते समय, आप उन्हें स्थान बचाने के लिए वैज्ञानिक संकेतन में डालते हैं, लेकिन यह देखने के लिए यहां उपयोगी है कि आप कितने शून्य से निपट रहे हैं।

जैसा कि आप कल्पना कर सकते हैं, यहां तक ​​कि एक छोटी संख्या को भी गुणा किया जाता हैनब्बे क्वाड्रिलियनबहुत बड़ा अंत हो रहा है। अब, आइए एक ग्राम हाइड्रोजन को देखें। यह सुनिश्चित करने के लिए कि समीकरण हमें जूल में उत्तर देता है, हम इस द्रव्यमान को 0.001 किलोग्राम के रूप में व्यक्त करेंगे - इकाइयाँ महत्वपूर्ण हैं। इसलिए, यदि आप इन मानों को द्रव्यमान और प्रकाश की गति के लिए प्लग करते हैं:

ई=(0.001)(9\बार 10^{16})=9\बार 10^{13}\पाठ{ जे}=90,000,000,000,000\पाठ{ जे}

यह नागासाकी पर गिराए गए परमाणु बम द्वारा छोड़ी गई ऊर्जा की मात्रा के करीब है, जो सबसे छोटे, सबसे हल्के तत्व के एक ग्राम के भीतर है। निचला रेखा: संलयन के माध्यम से द्रव्यमान को ऊर्जा में परिवर्तित करके ऊर्जा उत्पादन की क्षमता मनमौजी है।

यही कारण है कि वैज्ञानिक और इंजीनियर यहां पृथ्वी पर परमाणु संलयन रिएक्टर बनाने का तरीका निकालने की कोशिश कर रहे हैं। हमारे सभी परमाणु रिएक्टर आज के माध्यम से काम करते हैं परमाणु विखंडन, जो परमाणुओं को छोटे तत्वों में विभाजित करता है, लेकिन द्रव्यमान को ऊर्जा में परिवर्तित करने के लिए बहुत कम कुशल प्रक्रिया है।

सूर्य पर गैसें? नहीं, प्लाज्मा

सूर्य के पास पृथ्वी की पपड़ी जैसी ठोस सतह नहीं है - अत्यधिक तापमान को अलग करके भी, आप सूर्य पर खड़े नहीं हो सकते। इसके बजाय, सूर्य सात अलग-अलग परतों से बना हैप्लाज्मा​.

प्लाज्मा पदार्थ की चौथी, सबसे ऊर्जावान अवस्था है। बर्फ (ठोस) को गर्म करें, और यह पानी (तरल) में पिघल जाती है। इसे गर्म करते रहें, और यह फिर से जलवाष्प (गैस) में बदल जाता है।

हालांकि, अगर आप उस गैस को गर्म करते रहेंगे, तो वह प्लाज्मा बन जाएगी। प्लाज्मा एक गैस की तरह परमाणुओं का एक बादल है, लेकिन इसमें इतनी ऊर्जा का संचार किया गया है कि यह रहा हैआयनित. अर्थात्, इसके परमाणु विद्युत आवेशित हो गए हैं क्योंकि उनके इलेक्ट्रॉनों को उनकी सामान्य कक्षाओं से ढीला कर दिया गया है।

गैस से प्लाज्मा में परिवर्तन से पदार्थ के गुण बदल जाते हैं, और आवेशित कण अक्सर ऊर्जा को प्रकाश के रूप में छोड़ते हैं। चमकते नीयन संकेत, वास्तव में, एक नियॉन गैस से भरी कांच की नलियां हैं - जब एक विद्युत प्रवाह ट्यूब के माध्यम से पारित किया जाता है, तो यह गैस को एक चमकते हुए प्लाज्मा में बदल देता है।

सूर्य की संरचना

सूर्य की गोलाकार संरचना दो लगातार प्रतिस्पर्धी ताकतों का परिणाम है:गुरुत्वाकर्षणसूर्य के केंद्र में घने द्रव्यमान से अपने सभी प्लाज्मा को अंदर की ओर खींचने की कोशिश कर रहा है बनाम ऊर्जा कोर में होने वाले परमाणु संलयन से, जिससे प्लाज्मा का विस्तार होता है।

सूर्य सात परतों से बना है: तीन आंतरिक और चार बाहरी। वे हैं, केंद्र से बाहर की ओर:

  1. कोर
  2. विकिरण क्षेत्र
  3. संवहनी क्षेत्र
  4. फ़ोटोस्फ़ेयर
  5. वर्णमण्डल
  6. संक्रमण क्षेत्र
  7. कोरोना

सूर्य की परतें

हमने के बारे में बात की है कोरपहले से ही बहुत कुछ; यह वह जगह है जहाँ संलयन होता है। जैसा कि आप उम्मीद करते हैं, यह वह जगह है जहां आपको सूर्य पर उच्चतम तापमान मिलेगा: लगभग 27,000,000,000 (27 मिलियन) डिग्री फ़ारेनहाइट।

विकिरण क्षेत्र, जिसे कभी-कभी "विकिरण" क्षेत्र कहा जाता है, जहां कोर से ऊर्जा मुख्य रूप से विद्युत चुम्बकीय विकिरण के रूप में बाहर की ओर जाती है।

संवहनी क्षेत्र, उर्फ ​​​​"संवहन" क्षेत्र, वह जगह है जहां ऊर्जा मुख्य रूप से परत के प्लाज्मा के भीतर धाराओं द्वारा ले जाया जाता है। इस बारे में सोचें कि कैसे एक उबलते बर्तन से वाष्प बर्नर से चूल्हे के ऊपर की हवा में गर्मी ले जाती है, और आपके पास सही विचार होगा।

सूर्य की "सतह" जैसी है, वैसी है फ़ोटोस्फ़ेयर. जब हम सूर्य को देखते हैं तो यही हम देखते हैं। इस परत द्वारा उत्सर्जित विद्युत चुम्बकीय विकिरण नग्न आंखों को प्रकाश के रूप में दिखाई देता है, और यह इतना चमकीला होता है कि यह कम घनी बाहरी परतों को देखने से छिपा देता है।

वर्णमण्डलप्रकाशमंडल से अधिक गर्म है, लेकिन यह कोरोना जितना गर्म नहीं है। इसके तापमान के कारण हाइड्रोजन लाल रंग का प्रकाश उत्सर्जित करती है। यह आमतौर पर अदृश्य होता है लेकिन सूर्य के चारों ओर एक लाल रंग की चमक के रूप में देखा जा सकता है जब पूर्ण ग्रहण प्रकाशमंडल को छुपाता है।

संक्रमण क्षेत्रएक पतली परत है जहां तापमान क्रोमोस्फीयर से कोरोना में नाटकीय रूप से स्थानांतरित हो जाता है। यह उन दूरबीनों को दिखाई देता है जो पराबैंगनी (यूवी) प्रकाश का पता लगा सकती हैं।

अंततः कोरोनासूर्य की सबसे बाहरी परत है और अत्यधिक गर्म है - प्रकाशमंडल की तुलना में सैकड़ों गुना अधिक गर्म है - लेकिन पूर्ण ग्रहण को छोड़कर नग्न आंखों के लिए अदृश्य, जब यह सूर्य के चारों ओर एक पतली सफेद आभा के रूप में दिखाई देता है। बिल्कुल सही क्यूं करयह बहुत गर्म है यह एक रहस्य है, लेकिन कम से कम एक कारक "हीट बम" लगता है: के पैकेट अत्यधिक गर्म सामग्री जो विस्फोट करने और ऊर्जा छोड़ने से पहले सूर्य में गहरे से ऊपर तैरती है कोरोना।

सौर पवन

जैसा कि कोई भी व्यक्ति जिसे कभी सनबर्न हुआ हो, आपको बता सकता है कि सूर्य का प्रभाव कोरोना से बहुत आगे तक फैला हुआ है। वास्तव में, कोरोना इतना गर्म और कोर से दूर है कि सूर्य का गुरुत्वाकर्षण सुपर-हीटेड प्लाज़्मा पर पकड़ नहीं रख सकता है - आवेशित कण एक स्थिरांक के रूप में अंतरिक्ष में प्रवाहित होते हैंसौर पवन​.

सूरज आखिरकार मर जाएगा

सूर्य के अविश्वसनीय आकार के बावजूद, यह अंततः हाइड्रोजन से बाहर निकल जाएगा, जिसे इसके संलयन कोर को बनाए रखने की आवश्यकता है। सूर्य का अनुमानित कुल जीवनकाल लगभग 10 अरब वर्ष है। यह लगभग ४.६ अरब साल पहले पैदा हुआ था, इसलिए इसके जलने में काफी समय है, लेकिन यह होगा।

सूर्य अनुमानित रूप से 3.846 × 10. विकीर्ण करता है26 हर दिन ऊर्जा का जे। उस ज्ञान से, हम अनुमान लगा सकते हैं कि प्रति सेकंड के आधार पर यह कितना द्रव्यमान परिवर्तित कर रहा होगा। हम अभी के लिए आपको और गणित छोड़ देंगे; यह लगभग ४.२७ × १०. के आसपास आता है9 किलोग्रामप्रति सेकंड. केवल तीन सेकंड में, सूर्य गीज़ा के महान पिरामिड के द्रव्यमान के दोगुने से अधिक द्रव्यमान का उपभोग करता है।

जब यह हाइड्रोजन से बाहर निकलता है, तो यह संलयन के लिए अपने भारी तत्वों का उपयोग करना शुरू कर देगा - एक अस्थिर प्रक्रिया जो इसे अपने वर्तमान आकार के 100 गुना तक विस्तारित कर देगी, जबकि इसके अधिकांश द्रव्यमान को. में उगल देगी अंतरिक्ष। जब यह अंततः अपने ईंधन को समाप्त कर देता है, तो यह अपने पीछे एक छोटी, अत्यंत सघन वस्तु छोड़ जाता है जिसे a. कहा जाता हैव्हाइट द्वार्फ, हमारी पृथ्वी के आकार के बारे में लेकिन कई गुना अधिक घना।

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