Ми приймаємо Сонце як само собою зрозуміле, але як воно світить? Що відбувається усередині нього? Як ви напевно знаєте, Сонце це величезна куля з водню та гелію.
На поверхні температура близько 6000 Кельвін, але, в міру занурення до ядра, температура і тиск зростають. На той час, як ви досягнете ядра, температура буде близько 15 мільйонів градусів Кельвіна.
При таких температурах і тиску починається реакція термоядерного синтезу.
Усередині ядра чотири атоми водню об'єднуються в ядро гелію. Цей процес відбувається нескінченну кількість разів, кожну секунду.
Понад 600 мільйонів тонн водню перетворюється на гелій кожну секунду. Сонце перетворює масу водню, еквівалентну масі Землі, кожні 70 000 років. Наскільки ви знаєте, час від світила до Землі, промінь світла досягає, за 8 хвилин, а ось випромінювання у вигляді Сонячних спалахів доходить до Землі за набагато більший час.
Шлях світла з ядра
В результаті реакції термоядерного синтезу вивільняється величезна кількість енергії у вигляді фотонів. Ці фотони випромінюються та поглинаються молекулами газу. За час життя фотона цей процес відбувається мільйони разів.
Дивно, але щоб вибратися з центру, фотону потрібно 200.000 років для досягнення поверхні.
Світла потребує сотні тисяч років, щоб дістатися від ядра до поверхні. Промінь від Сонця до Землі долітає лише за 8 хвилин.
Ця вогненна сфера надто яскрава для неозброєного ока. Але якщо зазирнути в неї глибше, то можна побачити справжню природу Сонця. Ця гігантська куля з розпеченого газу – найбільший об'єкт сонячної системи. Сонце виробляє тепло та світло. Це джерело енергії життя на Землі. Глибоко у надрах Сонця відбувається постійно ядерна реакція. Наша зірка є небезпечною, але без неї нам не жити. Жоден із аспектів життя не продовжився б без Сонця.
Світло – одна з фундаментальних складових нашого всесвіту, основна частина всього сущого. Це не тільки найважливіше, а й найшвидше у космосі. Швидкість світла досягає 300 000 км/с.. Оскільки відстань до Сонця близько 150 млн. км, то світло досягає Землі приблизно за 8 хв. Але ці 8 хв, лише заключний кидок у його подорожі. Мине близько мільйона років, перш ніж світло покине внутрішнє суворе середовище Сонця. А це означає, що світло, яке люди бачать на Землі зараз, було зроблено задовго до того, як людська цивілізація з'явилася.
Сонце має кілька шарів важкого газу завтовшки сотні тисяч кілометрів. А в його центрі знаходиться ядро, яке народжує сонячне світло. І народжує його одна з найбільш руйнівних реакцій у всесвіті. ядерний синтез (перетворення водню на гелій). Якщо з'єднати два атоми водню, відбудеться реакція та вийде гелій. Звучить начебто просто, але це не так. Насправді не просто з'єднати два атоми, тому що два протони мають однаково позитивний заряд і тому відштовхуються один від одного. Протони не люблять наближатися один до одного. Для їхнього злиття потрібна дуже велика енергія, а це відбувається дуже рідко. З'єднання протонів задіяє величезні обсяги тепла та тиску, які виробляє гравітація.
Сонце містить близько 99,8% матерії всієї сонячної системи, і вся ця маса скріплює шари Сонця за допомогою найпотужнішої гравітаційної сили. Гравітація допомагає атомам водню з'єднатися і відбувається ядерний синтез. У цьому ядерному реакторі атоми водню з'єднуються «нескінченне» число разів на секунду. Деякі зіткнення настільки сильні, що зливаються атоми, випускаючи енергію. Але що напрочуд вона неймовірно слабка. Під час синтезу на енергію перетворюється менше 1% протонів, цього мало навіть для двигуна автомобіля. І цю енергію породжує лише синтез. Більшість протонів стикаючись не синтезуються. Це дозволяє Сонцю прожити ще 10 мільярдів років.
Шлях найдрібнішої частки світла – фотонапочинається в розпеченому ядрі Сонця. Зародившись у формі гамма-променя фотон, вилітає із сонячного ядра зі швидкістю світла. Якби йому не було перешкод, з такою швидкістю він би пробив поверхню Сонця за 2 секунди. Сонце настільки щільне, що для того, щоб пробитися крізь його шари різного газу назовні, променю потрібно 100 тис., якщо не мільйони років. Залишивши сонячне ядро, новонароджений фотон пробирається крізь густий шар водню. Товщина цього прошарку понад 600 тис. км. Фотону буде потрібно 100 років, щоб подолати його. Після цього починається прорив через плазму Сонця, що тягнеться на 320 тис. км. Вона має електричний заряд, що перешкоджає просуванню фотонів. Її частки утримують фотон частку секунди, потім відпускають його і той стикається з іншими частинками плазми. Всі ці процеси тривають тисячі і навіть мільйони років, поки фотон не виривається назовні і не продовжує свій шлях до Землі або інших куточків всесвіту.
Багато хто думає, що центральна зірка нашої галактики просто світить, і її промені поширюються миттєво, але це не так. Як розрахувати, скільки часу йде світло від Сонця до Землі, чому в різні пори року це значення відрізнятиметься — факти, які будуть цікаві не лише дітям, а й дорослим.
Як світить Сонце
Сонячне світло, що зігріває своїми променями все живе Землі — це результат складних хімічних реакцій. Сонце - це велика розпечена куля. Він має кілька шарів із водню та гелію завтовшки сотні тисяч кілометрів. Температура поверхні зірки дорівнює 6000 Кельвінів чи 5726,85°С. У ядра, де народжується сонячне світло, цей показник набагато вищий — 15 млн. °К.
За такої температури і тиску безперервно відбувається реакція термоядерного синтезу всередині ядра: 4 атоми водню зливаються в ядро гелію. Це повторюється нескінченну кількість разів. В одну секунду в результаті такого синтезу 600 млн. т водню стають гелієм. І кожні 70 тис. років сонце перетворює водень у кількості, що дорівнює масі Землі.
В результаті термоядерного синтезу вивільняється велика кількість енергії у вигляді фотонів - безмасових частинок, які існують лише рухаючись зі швидкістю світла. За час свого життя фотон мільйони разів випускається та поглинається молекулами газу.
Цікавий факт: щоб від ядра Сонця дістатись поверхні, фотону потрібно 200 тисяч років.
Скільки йде світло від Сонця до Землі
Щоб розрахувати час, за який промінь світла доходить до Землі, потрібно знати відстань між нашою планетою та світилом, а також швидкість світла. Перші спроби вирахувати шлях, які щодня долає нескінченну кількість фотонів, були зроблені наприкінці XVII ст. Вченими того часу було отримано цифру — 139 млн км, але вона була неточною.
Пізніше було зроблено точніші розрахунки, якими відстань від Сонця до Землі дорівнює 150 млн км. Хоча ця величина прийнята за константу і називається астрономічною одиницею, але наша планета рухається витягнутою еліптичною орбітою, тому відстань між двома небесними тілами змінюється. У січні воно скорочується до 147 млн км (перигелій), а у липні кілометраж максимальний – 152 млн км (афелій).
У 1975 р. було встановлено точна швидкість фотонів у вакуумі 299 792 458 м/с, але у більшості розрахунків використовують її наближене значення — 300 тис. км/с.
Час, необхідний подолання сонячними променями відстані до Землі різних відрізках орбіти нашої планети, наведено у таблиці:
Таким чином, будь-якої пори року сонячне світло досягає Землі за 8 хвилин і 3-25 секунд. Якби раптом Сонце згасло, то земляни дізналися б про це, через вказаний час.
Цікаво: сонячне випромінювання здатне проникати вглиб океану на 85 метрів, а проходячи через різні речовини, воно може уповільнюватися або заломлюватись, фокусуючись в одній точці.
За який час світло досягає Землі від інших об'єктів
Для визначення відстані між різними об'єктами у космосі в астрономії використовується така величина, як світловий рік. Цей показник дорівнює шляху, що проходить світло у космічному просторі за стандартний земний рік. У кількісному вимірі світловий рік становить 9460730472580800 м або більше 63 тис. астрономічних одиниць.
Час, за який фотони сонячного світла летітимуть до наступних об'єктів у всесвіті, дорівнюватиме:
- для найдальшої від Сонця планети Плутона фотони - 5 годин;
- для найдальшої точки нашої системи, хмари астероїдів та уламків Оорта – цілих 1,5 роки;
- для найближчої до Землі яскравої зірки Проксима Центавра – 4 роки.
Відстань між Місяцем та Землею світло подолає за 1,2 секунди, з такою ж швидкістю поширюються і радіохвилі. Це створює труднощі в управлінні космічними апаратами (наприклад, «місяцем»), оскільки сигнал приходить і йде із затримкою.
Світло поширюється не миттєво. Це є причиною того, що багато космічних явищ можна спостерігати з великою затримкою. Так, яскрава Полярна зірка розташована від Землі на відстані 400 світлових років. Її промені, які можна спостерігати зараз, були надіслані ще за часів Колумба.
Вам, звичайно, відомо, що для того, щоб світло від Сонця досягло Землі, потрібно близько 8 хвилин. Це неймовірно швидко в порівнянні з тим, скільки часу потрібно світла для того, щоб вийти зсередини Сонця і досягти його зовнішнього краю.
Справа в тому, що фотони, частинки світла, не йдуть безпосередньо від ядра Сонця назовні. Виходячи з ядра, вони потрапляють у зону променистого перенесення, де перенесення енергії здійснюється шляхом поглинання та повторного випромінювання фотонів. Причому поглинання-випромінювання фотонів не залежить від того, в яку сторону вони прямували, тому багаторазово перевипромінюваному фотону потрібна маса часу, щоб вирватися нарешті назовні. Ця подорож може тривати мільйони років. Загалом цей термін становить 170 000 років.
Найбільші наукові відкриття 2014 року
10 головних питань про Всесвіт, відповіді на які вчені шукають прямо зараз Чи були американці на Місяці? Росія не має можливостей для освоєння людиною Місяця 10 способів, якими відкритий космос може вбити людину Подивіться на цей вражаючий вихор сміття, яким оточена наша планета Слухайте звучання космосу
Відомості про наше найближче космічне оточення стають загальнодоступними: рядові користувачі можуть, не виходячи з дому, підрахувати відстані до сусідніх планет і час до них. Цікавлячись питанням про віддаленість Марса від Сонця, варто ознайомитись із основами вимірювання космічних дистанцій.
У чому вимірюють відстань до зірок та що таке світловий рік
Одиниці відстаней у космосі особливі, виведені з міжнародної системи виміру окрему графу.
А.е. - Це міра відстані в астрономії, що показує дальність середнього розташування третьої планети - Землі - від Сонця.
А.е.– одиниця виміру відстаней в астрономії, що дорівнює 149 597 870 км.
Також можна назвати цю одиницю радіусом орбіти нашої планети.
АЕ - це відстань між центрами, Землі та її орбіти В астрономічних одиницях можна вимірювати дистанції між об'єктами всередині однієї зоряної системи, подібної до Сонячної. Для масштабів Всесвіту а. - Дуже мала одиниця. Тому між зірками та галактиками відстань виражається у світлових роках.
У фізиці світло довгий час було еталоном найшвидшого явища у світі, але в космічних, неосяжних масштабах навіть світло не рухається миттєво. По дорозі з одного куточка Всесвіту до іншого світло сповільнюється, розсіюється, змінює спектр, зустрічає матеріальні перешкоди.
Світловий рік– це зоряна відстань, яка встигає за один земний рік подолати світло 9 460 730 472 580 800 км
Дистанція одного світлового року дорівнює добутку швидкості світла однією земний рік. Юліанський рік потрібно перед множенням перевести на секунди, тому що швидкість світла теж виражається в секундах.
Юліанський рік(a) - одиниця виміру часу в астрономії дорівнює 365,25 юліанським дням
Спираючись на астрономічніодиниці можна виконати складніші розрахунки.
Світлова швидкість
Те, що мається на увазі під променями видимого світла, є потік не атомних частинок фотонів, назва яких походить від грецького терміна "фотос" - "світло".
Для землянина один світловий рік – непереборна велика відстань. Середньостатистична людина самотужки за умов гравітації Землі може розвивати швидкість близько 20 км/год. Фотони переміщуються у 60 мільйонів разів швидше і пролітають 300 тисяч кілометрів щосекунди. Це максимальна швидкість, що досягається видимим світлом у вакуумі.
Швидкість світлау вакуумі дорівнює 299792458 м/с
У опорі повітряного чи водного середовища, наприклад, у атмосфері чи океанах Землі відповідно, світло втрачає у швидкості трохи більше 25% і долає 225 тис. кілометрів на секунду.
З цих даних випливають і всі інші розрахунки, що дозволяють оцінити можливість перельотів Сонячною системою і між зірками. За одну хвилину світло долає 18 мільйонів кілометрів космічного простору.
Чим більше людина наблизиться до технічного прогресу, що досягає світлову швидкість, тим менше часу потрібно буде витрачати на космічні подорожі.
Скільки світлових років до Марса
Як подолати величезну відстань, і нам давно відомо на практичних прикладах.
Скільки летіти на червону планету астронавтам-землянам – це рівняння зі змінним значенням, тому що наша планета та Марс постійно перебувають у русі. Кожна планета спрямована своєю орбітою навколо Сонця. Планети можуть наближатися один до одного або перебувати по різні боки зірки на граничному видаленні.
Зрозуміло, найбільш економічним для землян рішенням буде політ до Марса, коли планети знаходяться на мінімальній дистанції.
Відстань, яка світло проходить за один рік, дорівнює 9460,73 мільярдів кілометрів. Мінімальна можлива відстань між Землею та Марсом дорівнює 54,55 млн. км.
0.0000057 світлових років від Землі до Марса Маючи такі дані можна зробити висновок, що мінімальна відстань між двома планетами - дорівнює 181 світловим секундам, або 3-м світловим хвилинам. Іншими словами, між Марсом і Землею 0.00000570776255707763 світлових років.
Скільки світло летить до Марса
Незважаючи на фізичну недосяжність, можливий точний розрахунок того, скільки в середньому йде від Сонця до Марса зоряне світло.
Політ до Марса від центральної зірки Сонячної системи може бути здійснений фотоном – світловою часткою – без урахування перешкод та перешкод за 12,01 хвилин. Розрахунки виходять із постійної швидкості світла у вакуумі – 300 тис. кілометрів на секунду – та середньою дистанцією червоної планети від зірки, що дорівнює 228 млн. км.
228 000 тис. км / 300 тис. км / с = 760 с = 12 хвилин 1 секунда - час, потрібний на переліт з Сонця на Марс або назад зі швидкістю світла. Дистанцію коли Марс знаходиться в афелії, світло пройде за 13,01 хвилин, у перигелії за 11 хвилини.
Скільки летіти за часом до Марса зі швидкістю світла
Час гіпотетичного польоту до Марса просто вирахувати з урахуванням вищевикладених знань. Є точно підрахована траєкторія польоту, можливості та мінімальна відстань від Землі до Марса. Воно складає понад 54 млн км, це 3 хвилини для світлового потоку. Тільки якщо переміщатися зі швидкістю світла, летіти до Марса доведеться не кілька нечисленних місяців, а майже миті. Три хвилини між Марсом та Землею зі світловою швидкістю важко порівняти з будь-яким земним транспортом.
Червона планета буде досяжною, якщо людство досягне прогресу, що дозволяє літати на світловій швидкості. З поточними темпами розвитку науки відкриття нових футуристичних видів транспорту – лише питання часу.
