Презентация по астрономии на тему: "Состав и строение Солнца".(СПО 1 курс)

Слайд #1

Тема: «Состав и строение Солнца».

Слайд #2

Пришло время поговорить о центральном объекте Солнечной системы — о Солнце.
Оно занимает исключительное положение в нашей с вами жизни. Солнце обеспечивает нас светом, теплом, а также является источником всех видов энергии, используемых человечеством.

Слайд #3

Солнце — это всего лишь одна из около 200 млрд. звёзд нашей Галактики. Детально изучая его физическую природу, мы, скорее всего, получаем важнейшие сведения о природе остальных звёзд и процессах, проходящих в них.

Слайд #4

Солнце – ближайшая к нам звезда Вселенной, относится к разряду желтых карликов.
Жёлтый карлик — класс небольших звёзд главной последовательности, имеющих массу от 0,8 до 1,2 массы Солнца и температуру поверхности 5000—6000 K. (более горячие звёзды человеком визуально будут восприниматься как голубоватые или голубые).

Слайд #5

Солнце представляется кругом с резко очерченным краем – лимбом.

Слайд #6

Видимый диаметр Солнца в течение года изменяется из-за эллиптичности орбиты.

Слайд #7

Человечество на протяжении всей своей истории восхищалось и поклонялось Солнцу.
Это было самое могущественное божество у большинства древних народов мира, а культ непобедимого Солнца был одним из самых распространённых (Ге́лиос — греческий бог Солнца,

Слайд #8

Аполлон — бог Солнца у римлян, Митра — у персов,

Слайд #9

Ярило — у славян). В честь Солнца возводились огромные храмы, о нём слагались песни и ему приносились жертвы.
Храм Солнца в Индии

Слайд #10

Сейчас же учёные с помощью башенных солнечных телескопов и телескопов, установленных на бортах спутников, активно изучают природу Солнца и выясняют его влияние на нашу планету.

Слайд #11

А важнейшую информацию о физических процессах, происходящих на Солнце, даёт изучение его спектра.
Дело в том, что химические элементы, которые присутствуют в атмосфере Солнца, поглощают из непрерывного спектра, излучаемого фотосферой, свет определённой частоты.
В результате в непрерывном спектре появляются тёмные линии — линии поглощения.

Слайд #12

Впервые они были обнаружены в 1802 году английским физиком Уильямом Волластоном.
Однако учёный не придал им особого значения, считая, что их появление зависит от внешних причин.
Лишь в 1814 году немецкий физик Йозеф Фраунгофер, исследуя эти линии, убедился, что их причина не оптический обман, а природа солнечного света.

Слайд #13

Он также смог выделить и обозначить 576 тёмных линий, которые впоследствии были названы фраунгоферовыми линиями солнечного спектра.
Сейчас же в солнечном спектре зарегистрировано более 30 тысяч фраунгоферовых линий, принадлежащих 72 химическим элементам.

Слайд #14

Состав Солнца

Слайд #15

Их анализ показал, что преобладающим элементом на Солнце является водород — на его долю приходится примерно 73,5 % солнечной массы. Ещё почти 25 % массы Солнца приходится на гелий. Однако сразу же оговоримся, что данных о соотношении элементов в глубинных слоях Солнца очень и очень немного.

Слайд #16

Вещество Солнца представляет собой сильно ионизированную плазму, средняя плотность которой составляет порядка 1400 кг/м3.
Однако по мере приближения к центру Солнца его плотность, как и температура с давлением, достигают максимальных значений.

Слайд #17

Огромное давление внутри Солнца обусловлено действием вышележащих слоёв. Силы тяготения стремятся сжать Солнце. Этому препятствуют силы упругости горячего газа и давление излучения, идущие из недр и стремящиеся расширить Солнце. Тяготение с одной стороны, упругость газов и давление излучения с другой стороны, уравновешивают друг друга. Причём равновесие имеет место во всех слоях от поверхности до центра Солнца. Такое состояние Солнца и звёзд называется  гидростатическим равновесием.

Слайд #18

Слайд #19

Эта простая идея была выдвинута в 1924 г. английским астрофизиком Артуром Эддингтоном.
Она позволила составить уравнения, по которым рассчитывают модели внутреннего строения «спокойного» Солнца, а также других звёзд.

Слайд #20

Такие модели показывают зависимость физических свойств звёздного вещества (и, в частности, Солнца) от глубины.

Слайд #21

Внутреннее строение Солнца

Слайд #22

Данная модель Солнца даёт основания предполагать, что в центре нашей звезды находится ядро, радиус которого может достигать примерно 150—175 тыс. километров.

Слайд #23

Солнце — это типичный представитель звёзд, представляющий собой раскалённый плазменный шар.
Его масса примерно равна 2 ∙ 1030 килограммам, что в 333 000 раз больше массы Земли, и составляет почти 99,87 % суммарной массы всех тел Солнечной системы.

Слайд #24

Средний диаметр Солнца в 109 раз превышает диаметр нашей планеты.
А его объём в 1 301 019 раз больше объёма Земли.

Слайд #25

Характеристики Солнца

Слайд #26

Такой гигантский плазменный шар излучает в космическое пространство колоссальный по мощности поток излучения.
Однако Земля получает всего одну двухмиллиардную долю солнечного излучения. При этом измерения за пределами земной атмосферы показали, что на поверхность площадью 1 м2, расположенную перпендикулярно солнечным лучам, ежесекундно поступает энергия, практически не меняющаяся в течение длительного промежутка времени.
Эта величина была названа солнечной постоянной:

1) Солнечная постоянная – это  суммарный поток солнечного излучения, проходящий  за единицу времени через единичную площадку, ориентированную  перпендикулярно потоку, на расстоянии  1а.е.  от Солнца вне  земной атмосферы.

Слайд #27

Второй не менее важной характеристикой Солнца является его 2)светимость или полное количество энергии, излучаемое Солнцем по всем направлениям за единицу времени.
Она определяется как произведение величины солнечной постоянной и площади сферы радиусом в одну астрономическую единицу:
L⨀ = E ∙ 4πR2.

Слайд #28

Подставив в уравнение значения входящих в него величин и проведя необходимые вычисления, получаем, что светимость нашей звезды составляет примерно 3,86 ∙ 1026 Вт.

Слайд #29

С Земли мы видим диск Солнца — ослепительный жёлтый (реже белый) круг со средним угловым диаметром около 32’. Это видимый слой атмосферы Солнца — фотосфера.
Она даёт основную часть излучения Солнца. При этом считается, что Солнце излучает энергию, как абсолютно чёрное тело.

Слайд #30

Температура фотосферы примерно равна 5745 К.
Очевидно, что такая высока температура может поддерживаться лишь за счёт постоянного притока энергии из недр Солнца.

Слайд #31

Вы уже знаете, что наша звезда излучает свет и тепло более 4,5 миллиардов лет. Конечно же, долгое время учёные не могли найти ответ на главный вопрос о том, что является «топливом», за счёт которого Солнце вырабатывает столь огромное количество энергии в течении такого длительного промежутка времени.

Слайд #32

Например, Уильям Гершель считал, что Солнце — это холодное и твёрдое тело, которое окружено огромным огненным океаном.
Правда, в этом случае такой океан должен был полностью выгореть через несколько тысяч лет после начала горения.

Слайд #33

А Герман Гельмгольц предполагал, что увеличение внутренней энергии и как следствие увеличение температуры Солнца происходит из-за его медленного гравитационного сжатия. Чтобы компенсировать потери энергии на излучение, достаточно было бы, чтобы диаметр Солнца ежегодно уменьшался на 75 метров.
Но в этом случае срок «службы» Солнца увеличивался до нескольких миллионов лет, но никак не до миллиардов.

Слайд #34

И лишь в 30-х годах ХХ в. американский астрофизик Ханс Альбрехт Бетэ высказал предположение о том, что энергию Солнце получает за счёт термоядерных реакций, происходящих в его недрах.

Слайд #35

Им же был открыт водородный (или протон-протонный) цикл — цепочка из трёх термоядерных реакций, приводящая к образованию гелия из водорода:
Сначала два протона (а протон – это название ядра водорода) сливаются друг с другом и образуют дейтрон – ядро дейтерия, одного из изотопов водорода.
Далее дейтрон сталкивается ещё с одним протоном, в результате возникает изотоп гелий-3. Наконец, два ядра гелия-3 также сливаются, что приводит к образованию гелия-4 и освобождению 2 протонов.
Получается, что в ходе цикла этих реакций из 4 протонов получается 1 ядро гелия-4, при этом выделяется некоторое количество энергии.

Слайд #36

Реакция термоядерного синтеза на солнце

Слайд #37

Чтобы представить, какое огромное количество энергии выделяется Солнцем в результате превращения водорода в гелий, достаточно знать, что в среднем оно теряет примерно 4 миллиона тонн водорода в секунду!

Слайд #38

Эволюция Солнца

Слайд #39

На первый взгляд, эта величина может показаться огромной. Однако она ничтожна, по сравнению с полной массой Солнца. А расчёты специалистов показывают, что «топлива» в его недрах достаточно для поддержания термоядерных реакций ещё в течение примерно 5 миллиардов лет.
После этого в недрах Солнца начнутся необратимые реакции, которые приведут к его гибели.

Слайд #40

Атмосфера Солнца и солнечная активность

Слайд #41

Солнечная атмосфера состоит из нескольких слоёв:
фотосферы,
хромосферы
короны.

Слайд #42

Фотосфера — это самый нижний слой солнечной атмосферы. Её толщина не превышает и 300 километров.

Слайд #43

Температура фотосферы по мере приближения к её внешнему краю уменьшается с 6600 К до 4400 К.
При таких температурах раскалённый газ излучает энергию преимущественно в оптическом диапазоне волн. Именно этот нижний слой атмосферы, видимый как желтовато-яркий диск, зрительно воспринимается нами как Солнце.

Слайд #44

При близком рассмотрении фотосферы можно заметить, что её поверхность состоит как бы из отдельных зёрен — гранул.
Это огромные пузыри плазмы, диаметр которых может достигать 700—1000 километров.

Слайд #45

Существует одна такая гранула недолго — в среднем 5—10 минут. Затем на её месте появляется новая гранула, которая будет отличаться от прежней по форме и размерам.
Процесс постоянного возникновения и исчезновения гранул в фотосфере называется грануляцией.

Слайд #46

Наиболее приметными и самыми известными объектами фотосферы Солнца являются солнечные пятна. 
Их диаметр может достигать 200 000 километров, что существенно больше диаметра нашей планеты.

Слайд #47

Но есть и маленькие пятна, которые принято называть порами.

Слайд #48

Интересно, что первые сообщения о пятнах на Солнце относятся к 800 году до нашей эры. А первые зарисовки солнечных пятен найдены в хронике Иоанна Вустерского 1128 года.

Слайд #49

Солнечные пятна — это области «холодного» газа. Их температура примерно на 2000—2500 оС меньше, чем температура окружающей фотосферы. Поэтому на общем фоне поверхности Солнца они выглядят темнее.

Слайд #50

Наблюдение за солнечными пятнами в начале XVII века показали, что их положение на Солнце постоянно меняется.
Так было установлено, что наша звезда вращается вокруг своей оси. Причём её вращение совпадает с направлением движения планет. Однако период вращения частей Солнца неодинаков. Так на экваторе время полного оборота вокруг оси составляет 25,05 дней. У полюсов же сидерический период увеличивается до 34,3 дня.

Слайд #51

Вместе с тем вблизи пятен, где магнитное поле слабее, конвективные движения усиливаются. И тогда в этих местах появляются хорошо заметные яркие образования — факелы. 
Факелы имеют сложную волокнистую структуру, а их температура на несколько сотен градусов превышает температуру фотосферы.

Слайд #52

Во время полного солнечного затмения вокруг диска Луны бывает видна тонкая полоска красновато-фиолетового или розового цвета. Это хромосфера Солнца.

Слайд #53

Основным элементом структуры хромосферы Солнца являются спикулы. 
Они представляют собой достаточно тонкие, в масштабах Солнца, столбики светящейся плазмы. Одна такая спикула в среднем живёт около 5—10 минут. А её максимальная длина может достигать 20 000 километров.
Из-за этого в конце XIX века итальянский астроном Анджело Секки, наблюдая хромосферу в телескоп, сравнил её с горящими прериями.

Слайд #54

Самая разреженная и самая горячая оболочка атмосферы Солнца — это солнечная корона. Её толщина составляет несколько радиусов Солнца. А температура плазмы в ней достигает 2 000 000 К.
Корона в основном состоит из протуберанцев и солнечных извержений. Протуберанцы наблюдаются на самом краю солнечного диска. Они похожи на гигантские арки, которые опираются на хромосферу Солнца.

Слайд #55

Как правило, в большинстве протуберанцев вещество движется медленно, а время их существования может достигать нескольких месяцев. 

Слайд #56

Вспышки — это самые мощные проявления солнечной активности, во время которых иногда выделяется энергия, эквивалентная взрыву примерно 160 миллиардов мегатонных атомных бомб (6 ∙ 1025 Дж). Для сравнения: это объём мирового потребления электроэнергии за миллион лет.

Слайд #57

Облака плазмы, обусловленные солнечными вспышками и корональными выбросами, достигают Земли примерно через двое-трое суток. Они приводят к возникновению геомагнитных бурь на Земле, которые определённым образом влияют на технику и биологические объекты (в том числе и человека).

Слайд #58

Домашнее задание:
§21 стр.129-143 читать
Конспект: «Влияние Солнечной активности на Землю и живые организмы».
По плану:
Что такое солнечная активность.
Влияние на неживую природу.
Влияние на живую природу.