Jeden Tag, schon seit Milliarden von Jahren die Sonne über dem Horizont der Erde. Es ist 150 Millionen Kilometer von uns entfernt, aber scheint so hell am Himmel, dass es unmöglich ist zu beobachten, ohne das Risiko von Schäden an den Augen führen. Auf der Oberfläche der Sonne steigt die Temperatur bis 5500 Grad — genug, um jede Sonde verschwindet, lange bevor die Ladung an die Oberfläche. Kurz gesagt, die Sonne ist zu heiß, um ihn in der Faust. Aber das bedeutet nicht, dass Sie sich nicht mehr zu studieren. In unserer Galaxie mehr als 100 Milliarden Sternen, die wir nicht besuchen. Dabei gelingt es uns suchen und finden Wege, Sie zu studieren.
Tatsächlich, es gibt einige clevere Möglichkeiten, die uns erlaubt haben, beginnen die Geheimnisse der Sterne, verstreut über den ganzen Nachthimmel, als ob Sie sich nicht weit von uns. Wie ist das möglich?
Beginnen wir mit dem Licht. Vielleicht können wir nicht sicher in die Sonne schauen, aber wissenschaftliche Instrumente — durchaus. Wie Sie wissen, «weiße» Licht besteht aus allen Farben des Regenbogens, und wir können sehen, diese Farben — von dunkel-rot bis Violett — wenn «расщепим» Licht PRISMA.
Im Jahre 1802 der englische Wissenschaftler William Hyde Wollaston hat es mit dem Licht der Sonne und ergab etwas unerwartetes: dunkle Linien im Spektrum. Ein paar Jahre später der Deutsche Optiker Joseph von Фраунгофер baute ein spezielles Werkzeug Spektrometer für eine bessere Aufspaltung des Lichts. Und sah noch mehr von diesen neugierigen dunklen Linien.
Die Wissenschaftler erkannten bald, dass die dunklen Linien zeigten sich dort, wo die Farben aus dem Spektrum verschwunden. Sind Sie verschwunden, da die Elemente in der Sonne und um ihn herum zu absorbieren diese bestimmte Wellenlängen des Lichts. Dunkle Linien, rein, wies auf die Anwesenheit bestimmter Elemente, Wasserstoff, Natrium und Calcium.
Es ist ein extrem intelligentes, schönes und einfaches öffnen sofort erzählte uns über die Schlüsselelemente unserer nächsten Stern. Doch wie sagt Philippe Подсядловский, Physiker an der Universität Oxford, dieser Ansatz hat seine Grenzen. «Er kann nur sagen, über die Zusammensetzung der Oberfläche, aber nicht sagt nichts über die Zusammensetzung der im Zentrum der Sonne», sagt er.
Was befindet sich im inneren der Sonne und kann seinen Inhalt erklären enorme Energie unseres Sterns?
Unser Verständnis einer massiven Freisetzung von Energie der Sonne Anfang kristallisieren am Anfang des 20-TEN Jahrhunderts, als die Hypothese aufgestellt, dass, wenn Wasserstoff-Atome verschmelzen zusammen, Sie werden ein völlig neues Element — Helium — und Energie freizusetzen in diesem Prozess. Es ist offensichtlich geworden, dass die Sonne Reich an Wasserstoff und Helium und ist verpflichtet, mit seiner macht den übergang von der ersten in die Letzte. Allerdings ist diese Idee noch bestätigen musste.
«In den 1930er Jahren die Menschen verstanden haben, dass die Sonne wohl, ernährt sich von der Energie der Synthese von Wasserstoff, aber es blieb bis rein von der Theorie», erklärt Подсядловский.
Und dann das Studium der Sonne war wahrlich seltsam. Um besser zu verstehen, den Stern, der Leben schenkt unserem Planeten, wir mussten in den Untergrund gehen. Mussten wir positionieren unsere Experimente unter den Bergen. So wurde entworfen japanische Detektor Super-Камиоканде (Super K), übrigens, gibt die am Berg hervorragende Ergebnisse.
In 1000 Meter unter der Oberfläche befindet sich fremde schmutzige Bad. In Ihr liegt der See extrem sauberes Wasser und 13 000 von kugelförmigen Objekten bedeckt die Wände, den Boden unter Wasser und Decke. Und ist es nicht fantastisch installieren: so funktioniert das Super K, das uns hilft ein Verständnis für die Sonne.
Mal der Detektor so tief, offensichtlich, es wurde nicht für die Erkennung von Licht. Stattdessen wartet er auf die Besondere Partikel, die geboren werden in der Mitte unserer Sterne und Fliegen durch die Substanz, wie ein Flugzeug fliegt durch die Luft.
Durch Sie gehen die Billionen Teilchen pro Sekunde. Wenn es keine speziellen Detektoren, würden wir nie davon erfahren. Aber Super-kann Zu erfassen, die über 40 Teilchen pro Tag, Dank dem entdecken des besonderen Lichtes, das geboren wird, wenn diese Teilchen — das Neutrino — Wechselwirkung mit einem Pool mit sauberem Wasser.
Erstellt von Licht unglaublich schwach, sondern erzeugt eine Art Heiligenschein um die Neutrinos, und das ist Halo erfassen, phänomenal Licht empfindliche Detektoren, die in Hülle und fülle an den Wänden sind vorhanden.
Spezielle Arten von Neutrinos, die bestimmt mit dieser Methode, sind ein direktes Zeugnis dafür, dass im inneren der Sonne tatsächlich Kernfusion von Wasserstoff in Helium. Wir haben keine andere Erklärung für die Bildung von Neutrinos.
«Sie fangen nur einen kleinen Anteil der Neutrinos, aber nachdem zu berechnen, wie viele Neutrinos muss es sein, aufbauend auf das gültige Daten», sagt Подсядловский.
Was noch erstaunlicher ist: diese Neutrinos entstehen in Reaktionen während der Synthese im Zentrum der Sonne, und schon nach acht Minuten Ihr greift Detektor Super-K. die Neutrinos können beobachten, was passiert tief im inneren der Sonne in nahezu Echtzeit.
Wenn das nicht reicht, können wir sogar die Sonne darstellen mit dieser Methode. Es ist möglich zu erstellen Innendesign Sonne ausschließlich aus Messungen, die im Untergrund, wo kein Sonnenlicht eindringen kann.
Um besser zu verstehen, die Details dieser Reaktionen Synthese, müssen Sie auch versuchen, neu zu erstellen, auf der Erde. Im Prinzip ist es nicht schwer. 13-jährige britische Student erfolgreich initiierte Reaktion Synthese im Jahr 2014. Aber wenn Sie wollen, beobachten diesen Reaktionen ohne Einmischung seitens der Partikeln, mit Pfeifen kommen von der Sonne, müssen wieder Tauchen Sie unter die Erde.
Genau damit beschäftigt sich Marie-Louise Алиотта, Kernphysiker an der Universität von Edinburgh.
Das ist besonders schwierig in den Reaktionen der Kernfusion, erklärt Алиотта, so ist es «zwingen» zwei Atome auf die Fusion Zustimmen. Die Wahrscheinlichkeit dieses, trotz Billionen von Atomen, Segeln überall, ist vernachlässigbar.
Die Sonne hat zwei Vorteile, die den Kelch sinken zugunsten der Synthese. Es ist Massiv, daher bietet einer riesigen Anzahl von Atomen, und er hat auch eine mächtige Gravitation, die komprimiert Wasserstoff im Plasma: gasförmiger Wasserstoff unter so starkem Druck, dass die Elektronen getrennt von den Protonen im Kern. In einer solchen Umgebung Fusionsreaktion stattfindet gerne.
«Im Stern des Typs der Sonne die Wahrscheinlichkeit, dass bei der Kernreaktion wird высвобождено eine erhebliche Menge an Energie, die ausreichend hoch ist, nur weil es gibt viele Protonen, erklärt Алиотта. — Im Labor haben wir nicht so viele Protonen, so ist es viel schwieriger zu lernen, solche Prozesse».
Allerdings Алиотта ist in der Lage, zu Experimentieren mit der Synthese in Bereichen wie Labor unterirdische nuklear-Astrophysik (LUNA) in Italien. Diese Arbeit ermöglicht Алиотте und seine Kollegen erfahren mehr darüber, wie die Synthese — welche Produkte dabei entstehen, wie die Teilchen interagieren.
Leicht den Eindruck, dass die Sonne ist ein fester Bestandteil sein, das wird Leuchten mit dem beneidenswerten Konstanz immer und ewig. Aber es ist nicht so. In der Tat, bei den Sternen gibt es Zyklen und Lebensdauer, die abhängig von Ihrer Größe und den genauen Proportionen der Elemente in Ihnen und kann sehr unterschiedlich sein.
In den letzten Jahren konnten wir mehr darüber erfahren, wie sich die Sonne durch das Studium der einige seiner Funktionen. Flecken, Z. B. das dunkle temporäre Bereiche, die erscheinen auf der Oberfläche der Sonne von Zeit zu Zeit. Die Sonden hatten die Möglichkeit, genau zu untersuchen, wie viel Strahlung, einschließlich sichtbarem Licht, strahlt die Sonne schon seit mehreren Jahren.
In den 1980er Jahren Wissenschaftler, die über die Mission, Solar Maximum Mission, erkennen, dass innerhalb von 10 Jahren die Energieausbeute der Sonne abgenommen und dann wieder zugenommen. Aber was wirklich überrascht, so ist die Zahl der Sonnenflecken, соответствовавших dieser Aktivität: je größer Sie war, desto mehr Energie высвобождало Sonne. Da die Flecken dunkler und kälter als der Rest der Oberfläche der Sonne, war es eine überraschung.
«Es war Umgekehrt, sagt Simon Foster vom Imperial College in London. — Es war sehr seltsam, dass die mehr dunklen und kalten Eigenschaften, desto heißer Sonne».
Schließlich fanden die Wissenschaftler den Grund dafür. Auf der Oberfläche der Sonne gibt es spezielle helle Bereiche — Fackeln — die sind identisch mit sonnigen Flecken, aber unterscheiden sich von Ihnen, so dass sichtbar und jene und jene. Genau diese Fackeln geben die überschüssige Energie.
Zusammen mit Flecken, kann man auch feststellen Sonneneruptionen — starke Ausbrüche von Materie, вырывающейся mit der Oberfläche der Sonne nach dem ansetzen der magnetischen Energie. Da die Sterne emittieren Strahlung rund um das elektromagnetische Spektrum, diese Ausbrüche kann man erkennen, radiologische Detektoren. Aber es gibt auch andere Möglichkeiten. Beispiel: Abhören von Funkwellen — andere Formen elektromagnetischer Strahlung.
Ein riesiges Radioteleskop Jodrell Bank in England, das erste seiner Art, ist in der Lage zu erkennen Sonneneruptionen, sagt Tim O ‘ Brien von der University of Manchester, arbeitet an einem Teleskop.
Radioteleskope sehr gut markieren interessante Momente im Leben die Sterne. Wenn ein Stern verhält sich «normal», ohne dafür übermäßige Aktivität, es strahlt nicht viel von Funkwellen. Aber wenn Sterne geboren werden, wenn Sie sterben, wird sehr viel von Funkwellen.
«Wir sehen die aktiven Ereignisse. Sehen die Explosionen von Sternen, die Schockwellen, Star winds», sagt O ‘ Brien.
Radioteleskope wurden auch Wissenschaftler Nordirland Джоселином Bell Бернеллом für die Entdeckung der Pulsare — eine Besondere Art von Neutronensternen.
Neutronensterne entstehen nach den gigantischen Supernova-Explosionen, wenn ein Stern kollabiert und wird zu einem unglaublich dichten. Pulsare sind Beispiele für solche Neutronensterne, die Strahlen Strahlen von elektromagnetischer Strahlung mit Pfosten und erkannt werden können радиотелескопами.
Aufgrund der regelmäßigen Signalen emitted alle paar Millisekunden, einige Wissenschaftler wurde zuerst gedacht, dass es diese Form der Kommunikation intelligente Spezies im ganzen Universum.
Dank der Entdeckung zahlreicher Pulsare, jetzt ist es klar, dass die regelmäßige Impuls erzeugt durch Rotation der Sterne.
«Es dreht sich um eine vertikale Achse, und dieses Bündel rein Diagonal — wie подметая Himmel, erklärt O ‘ Brien. — Wenn er in die Sichtlinie, Sie sehen die regelmäßigen Ausbrüche der Drehung des Strahls. Wie am Leuchtturm».
Einige stars dazu verdammt sind, Pulsare. Aber unsere Sonne nicht ein solches Schicksal widerfahren: er ist zu klein, zu explodieren Reaktionen in einer Supernova am Ende Ihres Lebens. Was wird sein Schicksal durch Milliarden von Jahren?
Aus den Beobachtungen anderer Sterne um uns herum in der Galaxis wissen wir, dass es eine Reihe von möglichen Kreuzungen. Aber angesichts der Masse unserer Sonne und der Vergleich mit ähnlichen Sternen, beschlossen wir, dass die Zukunft unseres Gestirns genug offensichtlich.
Wir erwarten, dass es nach und nach erweitern je nach dem Altern — in den kommenden 5 Milliarden Jahren zu einem roten Riesen zu werden. Die Strahlung wird immer schwächer je nach dem Verbrauch der Wasserstoff als Kraftstoff. Bei eher «schwachen» Licht niedriger Frequenz, unterhalb der die Energie und die Sonne, daher wird erröten.
Dann, nach einer Reihe von Explosionen, alles, was bleibt, es wird ein internes Carbon-Kern der Sonne — Diamant in der Größe mit der Erde. Dieser «weiße Zwerg» langsam abkühlen innerhalb von Billionen von Jahren.
Wir haben noch nicht sehr viel wissen über die Sonne, und eine Reihe von Projekten konzipiert, ermöglichen längst Wissenschaftler spannende Rätsel.
Z. B. Solar Probe Plus, die sich näher an der Sonne als jede andere Sonde in der Geschichte, um zu versuchen und erfahren Sie mehr darüber, wie Sie hergestellt werden, Sonnenwind, und zu verstehen, warum die Corona der Sonne — Aura-Plasma um den Himmelskörper — heißer als die tatsächliche Fläche.
Aber die Grundlagen sind uns bekannt. Bricht das Licht der Sonne auf das Spektrum der Farben, fangen Neutrinos in den tiefen dunklen unterirdischen Labors, wir haben es geschafft, Antworten auf viele wichtige Fragen über die Natur unserer Sonne. Wir haben auch vieles wissen, woraus Sterne bestehen, wie Licht erzeugen und wie dieser Prozess produziert eine Reihe von Elementen an, die auf der Erde.