Солнце - самый массивный объект Солнечной системы - представляет собой Население I желтый карлик. Он находится в более тяжелом конце своего класса звезд, и его статус населения I означает, что он содержит тяжелые элементы. Однако единственными элементами в ядре являются водород и гелий; водород является топливом для реакций ядерного синтеза, в результате которых непрерывно производится гелий и энергия. В настоящее время солнце сжигает около половины своего топлива.
Как образовалось Солнце
Согласно небулярная гипотеза, Солнце возникло в результате гравитационного коллапса туманности - большого облака космического газа и пыли. По мере того, как это облако притягивало все больше и больше материи к своему ядру, оно начало вращаться вокруг оси, а центральная часть часть начала нагреваться под огромным давлением, создаваемым добавлением все большего и большего количества пыли и газы. При критической температуре - 10 миллионов градусов по Цельсию (18 миллионов градусов по Фаренгейту) - произошло возгорание ядра. Синтез водорода с гелием создавал внешнее давление, которое противодействовало гравитации, создавая устойчивое состояние, которое ученые называют «главной последовательностью».
Внутри Солнца
Солнце выглядит как невыразительный желтый шар с Земли, но у него есть отдельные внутренние слои. Центральное ядро, единственное место, где происходит ядерный синтез, простирается до радиуса 138 000 километров (86 000 миль). Кроме того, радиационная зона простирается почти в три раза дальше, а конвективная зона достигает фотосферы. Фотосфера в радиусе 695 000 километров (432 000 миль) от центра ядра является самым глубоким слоем, который астрономы могут наблюдать напрямую, и ближайшим к поверхности Солнцем слоем.
Радиация и конвекция
В температура в ядре солнца составляет около 15 миллионов градусов по Цельсию (28 миллионов градусов по Фаренгейту), что почти в 3000 раз выше, чем на поверхности. Ядро в 10 раз плотнее золота или свинца, а давление составляет 340 миллиардов раз атмосферное давление на поверхности Земли. Ядро и радиационные зоны настолько плотны, что фотонам, возникающим в результате реакций в ядре, требуется миллион лет, чтобы достичь конвективного слоя. В начале этого полупрозрачного слоя температура достаточно снизилась, чтобы позволить более тяжелым элементам, таким как углерод, азот, кислород и железо, удерживать свои электроны. Более тяжелые элементы улавливают свет и тепло, и слой в конечном итоге «кипит», передавая энергию поверхности путем конвекции.
Реакции синтеза в ядре
Синтез водорода с гелием в ядре Солнца происходит в четыре этапа. В первом случае два ядра водорода - или протона - сталкиваются с образованием дейтерия - формы водорода с двумя протонами. В результате реакции образуется позитрон, который сталкивается с электроном и производит два фотона. На третьей стадии ядро дейтерия сталкивается с другим протоном с образованием гелия-3. На четвертой стадии два ядра гелия-3 сталкиваются с образованием гелия-4 - наиболее распространенной формы гелия - и двух свободных протонов, которые продолжают цикл с самого начала. Чистая энергия, выделяемая во время цикла термоядерного синтеза, составляет 26 миллионов электрон-вольт.
