Якісні задачі-запитання з астрономії
Сонце
 |
| Найближча зірка |
1. Яке відношення має Сонце до жовтих, білих і чорних
карликів?
2. Чи змінюється блиск Сонця зі зміною числа плям?
3. Чому плями на Сонці темні?
4. Чому в оптичному діапазоні спостерігається потемніння
диска Сонця до краю, а в рентгенівському, навпаки,- посилення яскравості?
5. Чому діаметр Сонця в діапазоні метрових радіохвиль
помітно перевершує його діаметр у видимих променях?
6. У яку сторону обертається Сонце?
7. Який період обертання Сонця?
8. Чому середня молярна маса речовини Сонця (0.61∙10-3
кг/моль) менша, ніж молярна маса водню (1∙10-3 кг/моль) і гелію (4∙10-3
кг/моль), з яких воно складається?
9. Як далеко простягається атмосфера Сонця?
10. Відносне тепловиділення людини складає 1 Вт/кг.
Порівняти з відносним тепловиділенням Сонця.
11. У яких співвідношеннях знаходяться маса і момент
імпульсу Сонця і планет?
12. Який характер має магнітне поле Сонця?
13. Чому температура сонячної корони вище температури
поверхні Сонця?
14. Під час якого астрономічного явища і чому лінії
поглинання в спектрі Сонця перетворюються в емісійні (лінії випромінювання)?
15. Що відбулося, якби на Сонці зникла сила газового
тиску?
Відповіді:
1. Зараз Сонце - зірка - жовтий карлик за прийнятою в астрономії термінологією. Через 8 млрд років воно перетвориться в червоного гіганта, потім, скинувши оболонку, стане білим карликом, а потім, остигнувши, - чорним карликом розміром із Землю.
2. Плями, що є ділянками більш холодними, ніж фотосфера, оточені більш гарячими і тому більш яскравими областями. Загальна потужність випромінювання в районі плями приблизно така ж, як і у фотосфері. Звідси випливає, що світність Сонця і, відповідно, його блиск практично не залежать від числа плям на його поверхні.
3. Зменшення потоку енергії в плямах зумовлено придушенням магнітним полем конвективних рухів у фотосфері. Температура плям приблизно на 1500 К нижче температури фотосфери. По контрасту пляма здається більш темною у порівнянні з навколишньою фотосферою.
4. Біля краю диска Сонця око бачить менш глибокі, а, виходить, більш холодні шари в порівнянні з центром диска. У цілому це сприйметься як потемніння диска до краю. Яскравість у рентгенівських променях визначається оптичною товщею сонячної корони, де виникає це випромінювання. Поблизу краю диска оптична товща корони більша, ніж у центрі, а отже, буде більша і яскравість.
5. Метрові радіохвилі випромінюються сонячною короною, розмір якої більше видимого диска Сонця, створюваного фотосферою.
6. Сонце обертається навколо осі в напрямку руху планет довкола нього. Це відповідає руху проти часової стрілки, якщо дивитися з боку північного полюса світу. Обертання Сонця приводить до переміщення плям від східного до західного краю, що збігається по напрямку з добовим рухом Сонця по небесній сфері.
7. Кутова швидкість обертання Сонця зменшується з віддаленням від екватора до полюсів. На екваторі період дорівнює 25 діб, у полярних районах - близько 30 діб. Для спостерігача, що знаходиться на Землі, що сама обертається навколо Сонця, період обертання екваторіальної зони Сонця - 27 діб.
8. Речовина Сонця знаходиться у вигляді плазми і тому при підрахунку середньої молярної маси необхідно враховувати не тільки протони і ядра атомів гелію, але й електрони, що мають дуже малу масу. На 91 протон припадає 9 ядер гелію і 109 електронів, що відірвалися від них.
9. Уся планетна система занурена в атмосферу Сонця. Щільність її зменшується в міру віддалення від світила. В околицях Землі концентрація газу складає усього біля десятка часток у кубічному сантиметрі.
10. Енергія, випромінювана Сонцем за 1 секунду, дорівнює 3.83∙1026 Дж. Відносне тепловиділення Сонця (енергія, випромінювана 1 кг речовини в 1 с) складає 1.92∙10-4/кг. Таким чином, 1 кг тіла людини випромінює приблизно в 5000 разів більше, ніж 1 кг сонячної речовини.
11. Маса Сонця в 743 рази більша маси планет, а от момент імпульсу Сонця складає всього 2% від сумарного моменту імпульсу Сонячної системи. Перерозподіл моменту імпульсу відбувся на етапі формування планетної системи через дію ряду факторів, у тому числі за допомогою магнітного поля.
12. Сонце володіє складним магнітним полем. У полярних районах до широт ±55° магнітні силові лінії спрямовані уздовж меридіанів, а от в екваторіальних областях силові лінії спрямовані уздовж його паралелей. Причиною такого характеру магнітного поля є диференційне обертання Сонця.
13. Температура корони вище мільйона градусів, що значно перевищує температуру фотосфери - 6000°К. Додаткове нагрівання відбувається за рахунок переходу в тепло кінетичної енергії конвективних рухів підфотосферних шарів.
14. Це відбувається під час повного сонячного затемнення. Фотосфера в цей час закривається Місяцем, а лінії випромінювання утворяться в гарячій сонячній атмосфері.
15. Рівновага будь-якої зірки визначається силою газового тиску, що прагне роздути зірку, і силою тяжіння, що стискає зірку. При дії тільки сили тяжіння Сонце через 40 хвилин стиснулось би в точку.
