Урок на тему:

„Фізичні характеристики  Сонця. Будова Сонця та джерела його енергії”

I.                   Перевірка домашнього завдання . Прошу вас вілповісти на дані запитання та повторити матеріал, який ми вивчили у школі.

−       Дані питання дають нам можливість перейти до вивчення нового матеріалу.

          Розвиток уявлень людей про Сонце

Давні люди знали про життєдайну силу Сонця, в них був культ поклоніння Сонцю. Люди використовували древнє світило для числення часу. Культові споруди в давні часи будувались таким чином, щоб з їх допомогою можна було визначити точки сходу і заходу Сонця на початку весни та влітку. Однією з найчудовіших споруд культа Сонця є Стоунхендж в Англії 

Його побудову було розпочато за 2000 років до н.е. Величезні кам’яні брили вагою до 48т і висотою до 8м були доставлені з районів, видалених на десятки кілометрів. Якщо спостерігати схід Сонця 21 червня, знаходячись в центрі цього кам’яного кола, то світило зійде точно над самотнім каменем, розташованим в 80м від центру 

Деякі вчені вважають, що Стоунхендж використовувався як кам’яний комп’ютер для обчислення часу затемнень. Лінії, які з’єднують деякі камені вказують на точки сходу заходу Сонця і Місяця. Знаючи їх можна передбачити час затемнень. Прадавнє свято людства – Пасха – також пов’язане із Сонцем. Саме слово „пасха” в перекладі з англійської і деяких інших мов має один корінь зі словом „схід”. В цей час року Сонце на своєму шляху досягає тієї точки на сході, де починається його весняне сходження.

Різдво також наступає тоді, коли полуденна висота Сонця перестає зменшуватись, а починає поступово збільшуватись. Цей день 25 грудня, називається „сонцеворотом” – так як Сонце повертає від зими до літа. Навіть у Давньому Римі цей день вважався святим.

У Давньому Єгипті бог сонця Ра займає особливе місце. А фараон Ехнатон вважав сонячний диск уособленням бога. В Давній Греції вважали, що бог Сонця Геліос кожен день пролітає по небу на сонячній колісниці 

 Американські племена майя, інків та ацтеків, які жили далеко від Європи та Азії також шанували сонячних богів і навіть приносили їм в жертву людей.

Навіть у 20 сторіччі деякі люди не розуміли явищ, пов’язаних із Сонцем. Наприклад, в 1973 році під час повного сонячного затемнення в Африці деякі люди здійснили акт самогубства, так як вважали, що настав кінець світу. В 1980р. індійські поліцейські стріляли з гвинтівок по Місяцю, який закрив Сонце. 

В наш час люди розуміють величезне значення Сонця для нашої планети. Тільки Сонце може нагріти Землю і підтримувати на ній таку температуру, при якій вода і повітря не перетворилося в лід. Люди вивчають Сонце і всі явища, які відбуваються з ним. Одне з останніх найцікавіших явищ є потрійне Сонце в небі над Китаєм. 3 листопада свідками природного явища стали жителі Китаю. На небосхилі вони побачили не одне а одразу три Сонця. Явище продовжувалося на протязі 2 годин 

 Це природне явище характерно для осіннього періоду, коли над Землею на висоті 6000км з’являється хмара, яка складається з анізатропно орієнтованих кристалів льоду. Промені Сонця, падаючи на хмару, почитають заломлюватися, в результаті чого з’являються міражі світила.

Загальна характеристика Сонця

Сонце – центральне тіло сонячної системи. Маса Сонця – 1,989 •10³⁰кг, що у 333 тис. разів більша за масу Землі. Радіус Сонця перевищує земний в 109 разів і становить 6,96 •10⁸м. Середня густина сонячної речовини дорівнює 1408кг/м³. Сонце випромінює енергію в усьому діапазоні довжини електромагнітних хвиль. Хімічний склад Сонця: водень – 70%, гелій – 28%, інші речовини (залізо, нікель, кисень, азот, кремній, сірка, магній, вуглець, неон, кальцій тощо) – 2%.

Сонце має потужні магнітні та гравітаційні поля. Речовина зорі знаходиться в стані високотемпературної плазми.

Джерела енергії Сонця

Основними джерелами енергії Сонця є термоядерні реакції. Вони відбуваються в ядрі – центральній області Сонця, при температурі 15млн К.В умовах Сонця основною є реакція протон – протонного циклу, за якої з чотирьох протонів утворюється одне ядро гелію і виділяється енергія. З водню масою 1кг утворюється 0,99кг гелію і випромінюється 9 •10¹⁴Дж енергії. Вчені вважають, що запасів водню, який є в сонячному ядрі вистачить на 10млрд років.

Реакція вуглецево-азотного циклу є неістотною для Сонця, бо відбувається за температур, вищих ніж 15млн К, тобто а надрах масивніших, більш гарячих зір.

Будова Сонця

Радіус ядра становить третину радіуса Сонця. В ядрі зосереджена половина маси Сонця 

Енергія, яка виділяється в сонячному ядрі переноситься назовні двома способами: променевим та конвективним. Променеве перенесення енергії відбувається в самому ядрі і далі в зоні променистої рівноваги 

При термоядерних реакціях виникають γ-кванти, які поглинаються атомами оточуючої речовини. Збуджені атоми в свою чергу випромінюють γ-кванти, які рухаються в іншому напрямі. Далі процес повторюються.

Випромінювання рухається назовні по ламаній, витрачаючи приблизно 10млн років. Жорстке γ-випромінювання, що є результатом термоядерних реакцій у ядрі Сонця, зазнавши багаторазового перевипромінювання, виходить на поверхню у формі видимого світла.

Над зоною променистої рівноваги розташована конвективна зона 

 Енергія з усієї зони з глибини вгору переноситься, в основному за допомогою конвенції.

Зовнішні шари  Сонця називаються атмосферою 

 Найбільший шар атмосфери – фотосфера  – завтовшки 300км. Температура її в середньому дорівнює 6000К. Майже посередині фотосфери проходить умовний рівень з певними оптичними властивостями – поверхня Сонця.

Фотосфера має зернисту структуру, яку називають грануляцією 

На фотографіях світлі гранули, схожі на рисові зернятка, розділені темними проміжками. Середній діаметр гранули 700км і існує вона до 10хв. Грануляція постійно змінюється. Одні гранули зникають, інші з’являються на їхньому місці.

Над фотосферою розташована хромосфера

Товщина її понад 12000км, а температура зростає з висотою від 4500К до 100000К. Хромосфера пронизана величезною кількістю спікул – тонких колоноподібних утворень із відносно холодної речовини, оточених гарячішаю плазмою. Одночасно є близько 30000 спікул, час існування яких 2-5хв. Висота спікули досягає 10тис км.

Зовнішній дуже розріджений шар атмосфери Сонця, називається корона 

 Вона простягається на величезну відстань – понад 10R Сонця, а температура в ній зростає до 2•10⁶К. Лише під час повних Сонячних затемнень, або за допомогою спеціального приладу – коронографа – вдається спостерігати за короною. Сонячна корона перебуває в стані динамічної рівноваги: вона постійно поповнюється речовиною із хромосфери, і одночасно з неї в міжпланетний простір вилітає неперервний потік частинок – сонячний вітер 

Він складається з протонів, електронів, α-частинок, іонів.

У внутрішніх шарах корони виникають величезні потоки плазми аркоподібної та фонтаноподібної форми – протуберанці.

Деякі з них місяцями висять над хромосферою, поступово зникаючи. Їх називають спокійними. У еруптивних протуберанців речовина може раптово зі швидкістю 700км/с підніматися вгору на сотні тисяч кілометрів, а потім різко падати вниз.

У телескоп на фотографіях Сонця можна побачити темні плями, які виникають у фотосфері

Ці плями не однорідні. Центральна частина – тінь, або ядро – оточена півтінню. Розміри плям можуть сягати 200000км. Зазвичай плями з’являються групами, мають сильне магнітне поле.

Сонячні плями – нестійкі утворення. Їх форма та кількість постійно змінюється.

Поряд з плямами у фотосфері часто видно факели світлі утворення, що мають складну волокнисту структуру.

Майбутнє Сонця

Сонце прожило поки що тільки половину свого життя, і на протязі ще 5млрд років може забезпечувати нас світлом, теплом і їжею.

В кінці свого життя, коли повністю вигорить сонячне ядро, почнуть повільно руйнуватися зовнішні оболонки зорі.

Сонце почне збільшувати свій об’єм і перетвориться в величезну червону зірку. Цей гігант поглине Меркурій і Венеру і нагріє Землю до температури вище 1000^◦С. Життя на планеті зникне, випарується вода з морів і океанів.

Потім серед зовнішніх оболонок Сонця виникне нове джерело енергії: гелій буде перетворюватись в більш важкі атоми. Але і цей період швидко закінчиться. Потім Сонце перетвориться в білого карлика.

Телескоп  NASA – Хаббл сфотографував водневу зірку Кемпбелла  у сузір’ї  Лебедя, яка перебуває на завершальному етапі своєї еволюції. 

Зображення, отримане телескопом, дозволяє уявити, як виглядатиме Сонце через 5млрд років.

Домашнє завдання:

І. Запитання для самоконтролю:

1.     Яких хімічних елементів найбільше на Сонці?

2.     Який вік Сонця?

3.     Які процеси відбуваються в ядрі Сонця?

4.     На які зони поділяється атмосфера Сонця?

5.     Яка температура поверхні Сонця?

ІІ. Опрацювавши матеріал ви будете готові щоб  на наступному уроці провести невеличке опитування за допомогою тест-контролю.  Бажаю удачі!!