 |
 |
Благодаря сочетанию сверхвысоких давлений и температур в центральной области Солнца происходят ядерные реакции, при которых выделяется огромное количество энергии. Среднее количество вырабатываемой при ядерных реакциях энергии в расчете на грамм вещества в секунду составляет 1,92 эрга. Часть этой энергии идет на поддержание в центральной области сверхвысоких температур, необходимых для ядерных реакций, а остальная излучается Солнцем в межпланетное пространство. Мощность общего излучения Солнца 3,831026 Вт, из которых на Землю попадает около 2,1017 Вт, т. е. приблизительно одна двухмиллиардная часть. С 1 см2 поверхности Солнца в 1 сек. излучается энергии 6000 Вт, или 6,1010 эрг/см2 сек. Излучаемый Солнцем поток энергии уносит ежегодно 1,41013 т вещества. И хотя эта величина, по нашим понятиям, огромна, по сравнению с массой светила она ничтожна: потребуется невероятно огромное время, чтобы Солнце израсходовало на излучение энергии все свое вещество и, таким образом, перестало бы существовать. Но до такого состояния Солнце далеко - приблизительно 10 млрд. лет.
А. Б. Северный дает такое интересное сопоставление огромной мощности излучаемой Солнцем энергии с эффектом ее использования: "Ежесекундно теряемой Солнцем лучистой энергии достаточно, чтобы в течение часа растопить и довести до кипения 2,5 биллиона км3 льда, т. е. растопить слой льда вокруг Земли толщиной более 1000 км."
Исходящее из центральной области Солнца излучение, по мере движения к внешним сферам, перестраивается из коротковолнового в длинноволновое. Если в центре присутствуют обычные Х-лучи, гамма-излучение и рентгеновское, то в средних слоях солнечного шара преобладают ультрафиолетовые лучи, а в излучающей поверхности Солнца (в фотосфере) они оказываются трансформированными уже в волны светового диапазона излучения. В соответствии с диапазоном длин излучаемых поверхностью Солнца (фотосферой) электромагнитных волн ее температура принимается равной 5785 К или 5600 К.
Солнце генерирует и отпускает в космическое пространство два основных потока энергии - электромагнитное излучение, или солнечную радиацию, и корпускулярное излучение, или солнечный ветер. Энергетические потоки обладают высокой мощностью в пределах близко расположенных от светила космических тел. И, наоборот, до далеких от Солнца тел потоки энергии доходят сильно ослабленными, а потому их значение в энергетическом балансе планет становится меньшим. Тем не менее, тепловое поле поверхности всех планет Солнечной системы создается почти исключительно солнечной радиацией, так как приход эндогенной энергии планет к поверхности крайне незначителен и многими природоведами применительно к Земле игнорируется. Вот почему для планет внутренней группы - Меркурия, Венеры и Марса - значение солнечной энергии особенно велико. Для сравнения природных условий на этих планетах необходимо ознакомиться с мощностью потоков солнечной энергии и особенностью ее поглощения.
Солнечная радиация. Согласно современной квантовой теории, излучение электромагнитной энергии Солнца, в том числе и света, происходит не непрерывно, а порциями - квантами. Каждый квант несет определенную энергию. Она измеряется обычно электрон-вольтами (эВ). Электрон-вольт - это количество энергии, которое приобретает свободный электрон, ускоренный электрическим полем с разностью потенциалов в 1 вольт (В). Электрон-вольт равен 1, 610-12 эрг. Солнечные кванты могут иметь самую различную энергию - от миллионов электрон-вольт до миллионных долей электрон-вольта. Иначе говоря, кванты электромагнитного излучения могут различаться по энергии в миллиарды раз!
Электромагнитное излучение имеет волновой характер. Каждому кванту с определенной энергией свойственна волна излучения определенной длины. Электромагнитное излучение можно характеризовать не только в квантах разной мощности, но и в соответствующих им длинах волн. Они измеряются в разных единицах длины: короткие волны квантов большой энергии - ангстремами (А), что составляет 1/100 млн. часть сантиметра (10-8 см). Например, кванту с энергией в 1 эВ соответствует длина волны Х = 12400 А. Более длинные волны измеряются последовательно - миллиметрами, сантиметрами, дециметрами, метрами и километрами. Имеются и промежуточные единицы - микрометры (мкм) = 104 А.
Совокупность всех видов квантов, расположенных последовательно с возрастанием их энергии, называется спектром электромагнитного излучения Солнца. Соответственно спектр солнечной радиации можно выразить через волны различной длины. Непрерывный спектр электромагнитного излучения, как это показано в таблице , условно разделен по длине волн на диапазоны: гамма-излучение, рентгеновское, ультрафиолетовое; все это ультракоротковолновая радиация, характеризующаяся высокими значениями энергии и не восприятием ее человечек им глазом. Далее следует оптический, или световой, диапазон. За ним опять идут два невидимых диапазона электромагнитных волн - инфракрасный и радиоволны.
Распределение энергии по спектру неравномерное. На всю коротковолновую часть спектра - от длин волн менее одного ангстрема до приблизительно 4000 А, т. е. на гамма - лучи, рентгеновские и ультрафиолетовые лучи, - приходится только 7% энергии солнечной радиации. На оптический диапазон спектра - электромагнитные волны в интервале длин 4000 - 7600 А - приходится 48% энергии. Именно к оптическому диапазону приурочен максимум излучения, соответствующий сине-зеленому интервалу световой гаммы излучения. Остальные 45% энергии солнечной радиации содержатся в основном в инфракрасном излучении - в волнах длиннее 7600 А; из этого количества энергии лишь незначительная часть приходится на радиоизлучение.
Волны электромагнитного излучения в зависимости от своей длины и соответственно энергии обладают многими индивидуальными свойствами, что имеет важное значение для формирования природных условий на планетах. Как уже отмечалось, далеко не все волны солнечной радиации воспринимаются нашим глазом, большая часть их остается невидимой. Другой особенностью волн является их проницаемость в газовую и водную среды.
При встрече потока квантов с веществом энергия радиационного потока может изменить молекулярную или атомную структуру вещества. Такого рода фотохимические реакции подчиняются определенным ограничениям; реакция возможна только в том случае, если вещество, на которое падает фотон, способно этот фотон поглотить. Для каждого фотохимического акта необходимо поглощение одного кванта (фотона) одной реагирующей с ним частицей. Таким образом, для возбуждения реакции недостаточно иметь определенный запас энергии, надо еще, чтобы этот запас мог быть передан веществу, а это определяется свойствами его частиц, т. е. их структурой. Хорошими поглотителями колебаний, совершающихся с определенной частотой, являются системы, способные сами производить такие же колебания с той же частотой. Наибольшей проницаемостью обладают самые длинные волны - радиоволны. Ни одна даже самая плотная атмосфера не является для них непреодолимым препятствием, в то время как волны всех других диапазонов на разных высотных уровнях могут полностью поглощаться атмосферами. Поскольку радиоволны свободно проникают через газовые среды, с их помощью можно изучать поверхность многих небесных тел, куда лучи светового диапазона из-за атмосферы проникнуть не могут. Необыкновенно плотная атмосфера Венеры не позволяет пользоваться оптическими средствами для знакомства с ее поверхностью. Используя радиоволны (применяя радиолокации), ученые изучают рельеф поверхности планеты.
Корпускулярное излучение. Это поток плазмы - раскаленного ионизированного газа солнечной короны, температура которого оценивается в 1 млн. градусов. Термин "корпускулярное излучение" означает, что унос от Солнца вещества - ионизированного газа - осуществляется не как непрерывный процесс, а происходит некоторыми порциями, или частицами, - корпускулами. Основу плазменного потока составляют ядра водорода, в меньшей степени - гелия, других элементов, а также электроны.
Поток энергии в межпланетной среде можно представить себе как распространение газа от места его генерации и концентрации (солнечная корона) к вакууму. При этом сила притяжения Солнца с увеличением расстояния ослабевает. Именно благодаря указанным причинам поток плазмы в процессе движения увеличивает свою скорость от десятков километров в секунду вблизи солнечной короны до 500 км/сек на расстоянии земной орбиты. Энергия потока на этом расстоянии определена в 4104 эрг/см2 сек.
Ионизированный газ корпускулярного излучения, непрерывно испускаемый солнечной короной, постепенно ослабевая в своей мощности по мере движения к периферии Солнечной системы, заполняет все межпланетное пространство. Более того, в сильно ослабленном расстоянием потоке он проникает и в межзвездное пространство. Таким образом, окружающее планеты (и, в частности, Землю) пространство не является в строгом смысле слова вакуумом, а содержит рассеянную материю и потоки энергии.
Одной из характерных особенностей солнечного ветра является присущее ему магнитное поле. Те планеты, которые не имеют своего магнитного поля (Луна, Венера), позволяют плазменному потоку солнечного ветра беспрепятственно проникать через атмосферу (где она имеется) до их поверхности и на атомарном уровне взаимодействовать с ее веществом. Иначе происходит, если у планеты есть сильное магнитное поле. Ярким примером сказанного может служить Земля, где процесс взаимодействия магнитных полей хорошо изучен. Сильное магнитное поле планеты препятствует проникновению потока плазмы к ее поверхности.
Как выбрать велосипед. Часть 1
Велосипеды прошли долгий путь за последние 30 лет
5 вещей, которые вы должны знать о простой воде
Какие бы последние тренды в здоровом питании не были, как бы вы из не соблюдали, но вы можете забыть о самом основном для здоровья вашего организма: достаточном количестве воды
|
Обратная связь
