Солнце и источники его энергии
Тема занятия: Методы астрономических исследований; спектральный анализ. Физические методы теоретического исследования. Закон Стефана—Больцмана. Источник энергии Солнца. Атмосфера Солнца. Солнечная активность и ее влияние на Землю. Роль магнитных полей на Солнце. Солнечно-земные связи.
План работы обучающегося:
1. Повторить материал темы: Излучение и температура Солнца. Состав и строение Солнца.
2. Изучить материал по теме занятия. (Лекцию изучить обязательно!
Там интересные сведения.)
3. В тетради записать тему занятия и выписать:
а) определение спектрального анализа;
б) виды спектров земных источников и небесных тел;
в) сделать рис. Виды спектров;
Методы астрофизических исследований.
Астрономические исследования проводятся в научных институтах, университетах и обсерваториях. Пулковская обсерватория под Ленинградом существует с 1839 г. и знаменита составлением точнейших звездных каталогов. Ее в прошлом веке называли астрономической столицей мира. К крупнейшим на постсоветском пространстве обсерваториям следует отнести Специальную астрофизическую обсерваторию на Северном Кавказе, обсерватории Крымскую (вблизи Симферополя), Бюраканскую (вблизи Еревана), Абастуманскую (вблизи Боржоми), Голосеевскую (в Киеве), Шемахинскую (вблизи Баку). Из астрономических институтов России крупнейшие - Астрономический институт имени П. К. Штернберга при МГУ и Институт теоретической астрономии Академии наук РФ.
|
|
|
Спектральный анализ.
Важнейшим источником информации о большинстве небесных объектов является их излучение. Наиболее ценные и разнообразные сведения о телах позволяет получить спектральный анализ их излучения. Этим методом можно установить качественный и количественный химический состав светила, его температуру, наличие магнитного поля, скорость движения по лучу зрения и многое другое.
Спектральный анализ, как вы знаете, основан на явлении дисперсии света. Если узкий пучок белого света пустить на боковую грань трехгранной призмы, то, преломляясь в стекле по-разному, составляющие его лучи дадут на экране радужную полоску, называемую спектром. В спектре все цвета расположены всегда в определенном порядке.
Рис.Образование спектра.
Как известно, свет распространяется в виде электромагнитных волн. Каждому цвету соответствует определенная длина электромагнитной волны. Длина волны света уменьшается от красных лучей к фиолетовым примерно от 0,7 до 0,4 мкм. За фиолетовыми лучами в спектре лежат ультрафиолетовые лучи, не видимые глазом, но действующие на фотопластинку. Еще меньшую длину волны имеют рентгеновские лучи. За красными лучами находится область инфракрасных лучей. Они невидимы, но воспринимаются приемниками инфракрасного излучения, например, специальными фотопластинками.
|
|
|
Рис. Шкала электромагнитных излучений.
Для получения спектров применяют приборы, называемые спектроскопом и спектрографом. В спектроскоп спектр рассматривают, а спектрографом его фотографируют. Фотография спектра называется спектрограммой.
Существуют следующие виды спектров земных источников и небесных тел.
а) Сплошной, или непрерывный, спектр в виде радужной полоски дают непрозрачные раскаленные тела (уголь, нить электролампы) и достаточно протяженные плотные массы газа.
б) Линейчатый спектр излучения дают разреженные газы и пары при сильном нагревании. Каждый газ излучает свет строго определенных длин волн и дает характерный для данного химического элемента линейчатый спектр. Сильные изменения состояния газа или условий его свечения, например, нагревание или ионизация, вызывают определенные изменения в спектре данного газа. Составлены таблицы с перечнем линий каждого газа и с указанием яркости каждой линии. Например, в спектре паров натрия особенно ярки две желтые линии.
|
|
|
в) Линейчатый спектр поглощения дают газы и пары, когда за ними находится яркий источник, дающий непрерывный спектр. Спектр поглощения представляет собой непрерывный спектр, перерезанный темными линиями, которые находятся в тех самых местах, где должны быть расположены яркие линии, присущие данному газу. Например, две темные линии поглощения паров натрия расположены в желтой части спектра.
Рис. Виды спектров.
Изучение спектров позволяет производить анализ химического состава газов, излучающих или поглощающих свет. Количество атомов или молекул, излучающих или поглощающих энергию, определяется по интенсивности линий. Чем заметнее линия данного элемента в спектре излучения или поглощения, тем больше таких атомов (молекул) на пути луча света.
Солнце и звезды окружены газовыми атмосферами. Непрерывный спектр их видимой поверхности перерезан темными линиями поглощения, возникающими при прохождении излучения через атмосферу звезд. Поэтому спектры Солнца и звезд - это спектры поглощения.
Рис. Спектры: 1) Солнца; 2) водорода; 3) гелия; 4) Сириуса (белая звезда);
|
|
|
5) Бетельгейзе, или α Ориона (красная звезда)
Солнце и источники его энергии
Солнце единственная звезда в Солнечной системе, вокруг которой совершают своё движение все планеты и их спутники в нашей системе, а также иные объекты, вплоть до космической пыли. Если сравнивать массу Солнца с массой всей Солнечной системы, составит она порядка 99,866 % от массы системы.
Солнце это одна из 100 000 000 000 звёзд нашей Галактики и по своей величине стоит на четвёртом месте среди них. Проксима Центавра ближайшая к Солнцу звезда, расположена на расстоянии четырёх световых лет от Земли. От Земли до Солнца 149,6 млн км, свет до нас доходит за 8 минут.
По спектральной классификации солнце относят к типу «жёлтый карлик», по приблизительным расчётам её возраст составляет немного более 4,5 миллиардов лет, таким образом находится она в середине своего жизненного цикла. Состоит солнце на 92% из водорода и всего на 7% из гелия, при этом имеет оно крайне сложное строение.
В центре находится ядро, производящее вращение с большой скоростью вокруг оси (причём эта скорость значительно превышает показатели внешних оболочек звезды), с радиусом приблизительно 150 000-175 000 км, составляющее до 25% от общего r звезды, в центре температура приближается к 14 000 000 К. В ядре происходит реакция образования гелия из четырёх протонов, в ходе чего получается большой энергетический объём, проходящий через все слои и излучающийся с фотосферы в виде света и кинетической энергии.11 Располагается на ядром зона лучистого переноса, в которой температуры находятся в диапазоне от 2 до 7 миллионов К. Далее следует конвективная зона, толщина которой приблизительно 200 тыс. км, где уже наблюдается не переизлучение для переноса энергии, а смешивание плазмы, температура здесь составляет примерно 5800 К. Атмосфера на Солнце состоит из фотосферы, которая образует видимую поверхность, хромосферы толщина которой порядка 2 тыс. км и внешней короны, последней солнечной оболочки, температура которой в диапазоне 1 000 000 до 20 000 000 К. Непосредственно из внешней части короны и происходит выход ионизированных частиц, так называемого солнечного ветра.
Сжатие звезды приводит к значительному повышению температуры в её ядре; когда достигает она нескольких миллионов градусов, начинаются термоядерные реакции и сжатие прекращается. В таком состоянии звезда пребывает большую часть своей жизни.
Исследования солнца и звёзд
Когда наше Солнце достигнет своего возраста приблизительно от 7,5 до 8 миллиардов лет (иными словами через 4-5 млрд лет) звезда тогда превратится в «красного гиганта», её внешние оболочки расширится и достигнет орбиты нашей Земли, или возможно, отодвинет планету на наиболее дальнее расстояние. При этом жизнь в современном её понимании станет невозможна. Солнце проведёт заключительный цикл своей жизни в состоянии так называемого «белого карлика». Солнце является самым главным источником энергии и тепла, благодаря которому на Земле существует жизнь. реди важнейших завоеваний человечества исследования и мировое освоение космического пространства занимают одно из ведущих мест.
Практическое использование и экспериментальное исследование пространства за пределами нашей земной атмосферы производится с помощью пилотируемых космических кораблей (КК), различных искусственных спутников Земли (ИСЗ) и существующих автоматических межпланетных станций (АМС). В понятие исследований космоса входит исследование как околоземного пространства, так и иных тел нашей Солнечной системы, а также межпланетного пространства, звёзд и иных явлений, происходящих за пределами нашей Солнечной системы, а также происходит поиски внеземных форм жизни. Исследования на современном этапе проводят или прямым методом при использовании автоматических либо пилотируемых космических летательных аппаратов, которые посылают в исследуемую область, или путём дистанционного наблюдения при использовании орбитальных телескопов и иных современных приборов.
Заключение
Планета Земля осуществляет вращение вокруг своей оси, по этой причине каждые сутки, находясь на солнечной стороне нашей планеты человек имеет возможность наблюдать удивительные по своей красоте явления: рассвет и закат, а когда ночью часть планеты попадает в теневую сторону, может наблюдать за звёздами на ночном небе. Солнце оказывает весомое влияние на процесс жизнедеятельности всей Земли, участвует непосредственно оно в земном фотосинтезе, помогает также в образовании витамина D в организме самого человека. Солнечный ветер вызывает геомагнитные бури и именно его проникновение в слои земной атмосферы вызывает такое красивейшее природное явление, как северное сияние, называемое ещё полярным. Солнечная активность изменяется в сторону усиления или уменьшения примерно раз в течении 11 лет. Возраст Солнца составляет около 5 млрд. лет, и сегодня находится оно в середине своего эволюционного пути. Однако, если бы только исходная масса Солнца была всего лишь вдвое выше, то процесс его эволюции уже давно был бы закончен, и жизнь на нашей Земле так и не успела бы достигнуть своей вершины в образе человека.
Звезда начинает свою жизнь как холодное разреженное облако межзвёздного газа, сжимающееся под действием собственного тяготения. При сжатии энергия гравитации переходит в тепло, и температура газовой глобулы возрастает. В прошлом столетии вообще считали, что энергии, выделяющейся при сжатии звезды, достаточно для поддержания её светимости, но геологические данные пришли в противоречие с этой гипотезой: возраст Земли оказался значительно больше того времени, в течение которого Солнце могло бы поддерживать своё излучение за счёт сжатия (ок. 30 млн. лет).
Надеюсь, что человечество в скором времени дойдёт до того момента, когда в полной мере сможет использовать источники энергии солнца и звёзд в мирных целях на благо всех людей.
Дата добавления: 2022-07-02; просмотров: 137; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!