Le système solaire est constitué du Soleil et des objets qui se déplacent autour de lui, maintenus ensemble par la force gravitationnelle. Les objets qui entourent le Soleil comprennent les planètes naines, les lunes et d’autres corps du système solaire. Les autres corps qui composent le système solaire comprennent 472 satellites naturels, 707 664 planètes mineures et 3 406 comètes. Le système solaire est situé dans un nuage interstellaire local.
Quel est l'âge du système solaire ?
Le système solaire est apparu il y a 4,568 milliards d'années. Les scientifiques ont déterminé son âge en utilisant la désintégration radioactive des isotopes trouvés dans les météorites et les roches. Les isotopes du potassium et de l'uranium se sont formés simultanément avec le système solaire, leur âge est donc comparable à celui des comètes et des roches. Cependant, comme la plupart des roches ont été détruites au fil du temps, l’âge du système solaire est désormais plus souvent mesuré à l’aide de météorites. L’analyse est effectuée à l’aide de techniques de datation radioactive pour déterminer combien d’isotopes contenus dans les météorites se sont désintégrés. Ainsi, les météorites les plus anciennes ont 4,568 milliards d’années. Ce chiffre pourrait changer à l'avenir, car les scientifiques affirment qu'il est difficile de détecter des restes de météorites qui n'ont pas été altérés par les plaques tectoniques de la Terre.
Origine du système solaire
On pense que le système solaire s’est formé à la suite d’une perturbation d’un nuage de gaz et de poussière provenant d’une supernova, qui a provoqué une explosion et des vagues qui ont comprimé la poussière et les nuages. Le nuage a alors commencé à s'effondrer tandis que le gaz et la poussière étaient maintenus ensemble par la force gravitationnelle, formant la nébuleuse solaire. Par la suite, le nuage a commencé à tourner si rapidement que son centre est devenu plus dense et plus chaud. De plus, un disque de poussière et de gaz s’est formé autour du nuage. Le centre du disque était très chaud et ses bords étaient froids. Le disque est devenu de plus en plus mince et les particules se sont collées les unes aux autres et ont formé des amas. Ces amas ont formé les planètes et les lunes que nous connaissons aujourd’hui. Au fil du temps, le nuage est devenu très chaud et a formé le Soleil, et le système solaire est apparu.
L'avenir du système solaire
Puisque le système solaire dépend du Soleil comme principale source d’énergie, son avenir en dépend également. En tant qu'étoile d'âge moyen, le Soleil devrait brûler pendant les 5 milliards d'années à venir. Or, au terme de cette période, le Soleil aura épuisé tout l’hydrogène situé dans son noyau. Le noyau commencera à se comprimer sous l’influence de la gravité et à la suite de la collision d’atomes d’hélium et d’oxygène. Cela se traduira par une production d’énergie supérieure à celle actuellement disponible. Le Soleil s’étendra alors jusqu’à atteindre 100 fois sa taille actuelle. Il engloutira Mercure et Vénus et changera de couleur du jaune au rouge. Quant à la Terre, si elle n’est pas absorbée par le Soleil, les températures élevées de l’étoile brûleront l’atmosphère. De plus, tous les océans bouilliront et la Terre ne pourra plus supporter aucune vie.
Toute personne, jeune ou vieille, sait que le Soleil est une étoile située au centre de notre système, appelé système solaire. Le Soleil est le plus grand objet du système planétaire, autour duquel tournent tous les autres objets. La masse du soleil représente 99,866 % de la masse totale de l'ensemble du système solaire dans son ensemble. Point blanc = Terre (indiqué par une flèche) Combien de fois la masse du Soleil est-elle supérieure à la masse de la planète Terre ? Faisons le calcul. Poids…
Tout a un début et une fin, notre Monde, notre Univers ne fait pas exception. Comme nous le savons grâce à la théorie de la relativité restreinte, le temps n’est pas quelque chose d’indépendant de l’espace, mais s’écoule à des vitesses différentes en fonction de la force de gravité qui agit sur l’observateur. Ainsi se pose le problème de l’évaluation objective de l’âge de l’Univers. Le problème a été résolu en convenant que l’âge du monde était considéré comme le temps maximum qu’une horloge pouvait mesurer…
Le Soleil est la seule étoile de notre système solaire. Autour d’elle tournent toutes les planètes, y compris la Terre, ainsi que des milliers de météorites, des centaines de comètes et autres petits corps célestes. Notre étoile est vraiment énorme, elle est des centaines de fois plus grande que n'importe quelle planète, y compris Jupiter. Et bien sûr, c’est l’objet spatial le plus lourd de notre système. Non seulement le Soleil est énorme, mais il est également composé de nombreux éléments lourds...
Une question très intéressante qui inquiète tout esprit plus ou moins curieux. Considérant que l’humanité existe sur Terre depuis environ 162 mille ans, on a calculé qu’au cours de l’existence de notre civilisation, environ 107 milliards de personnes ont vécu sur notre planète. D’ailleurs, la population mondiale a doublé depuis 1960. D’ici 2100, les scientifiques prévoient que 15 milliards de personnes vivront simultanément sur notre planète. De telles statistiques catastrophiques nous menacent à condition...
Établissement d'enseignement municipal « Gymnase n°7 »
Résumé sur le sujet :
"Quel âge ont le soleil et les étoiles"
Réalisé par Ekaterina Zaborova, élève de 10e année
Responsable : professeur de physique N.P. Dobrodoumova
2010
Torjok
« Les étoiles brillent ; ce simple fait d’observation conduit immédiatement à la conclusion qu’ils doivent évoluer. »
R.L. Seare, R.R. Brownlee
Cible: analyser les informations issues des idées modernes sur l'origine et l'évolution du Soleil et des étoiles.
Tâches : découvrez les principales sources d'énergie solaire.
Introduction.
Si tu demandes à quelqu'unpersonne, lequel des corps célestes a la plus grande importance pour nous sur Terre, alors nous entendrons probablement cela Soleil . Qu'est-ce que le Soleil ? La première chose qui vient à l’esprit est que le soleil est une source de lumière, de chaleur et de confort, sans laquelle l’existence de la vie sur Terre ne serait pas possible. Nos ancêtres ont compris à quel point leur existence dépendait du Soleil et l'ont donc traité avec respect, l'adorant et le déifiant. Les études modernes sur l’étoile la plus proche de nous confirment son influence sans fin sur nos vies.
Le principal mystère non résolu, artefact du système solaire, est peut-être l’âge de ses habitants. Personne ne peut dire avec certitude, par exemple, quel âge ont le Soleil, la Terre, la Lune, etc., et encore moins quel âge a le système solaire lui-même. Par conséquent, l’objectif que je me suis fixé est d’analyser les informations des idées modernes sur l’origine et l’évolution du Soleil et des étoiles.
1.Quelle est l'énergie du Soleil et des étoiles
Est-il possible de déterminer l’âge du Soleil et des autres étoiles ? Sommes-nous capables de savoir si le Soleil est plus vieux que la Terre, plus jeune qu'elle ou son homologue ? Le Soleil et les étoiles ont-ils toujours été les mêmes qu’aujourd’hui, et le seront-ils toujours ? Étaient-ils plus chauds, deviendront-ils plus froids ? Le Soleil et les étoiles changent-ils avec le temps ? Évoluent-ils ou restent-ils toujours les mêmes ? Combien de temps le Soleil et les autres étoiles émettent-ils ? Combien de temps continueront-ils à émettre ? Une approche énergétique a été utilisée pour répondre à toutes ces questions. Évidemment, si vous calculez la quantité d’énergie du Soleil et mesurez la vitesse à laquelle il consomme de l’énergie, vous pouvez déterminer la durée de son existence. Si nous déterminons quelle quantité de sa réserve d’énergie le Soleil a déjà utilisée, nous pouvons alors dire depuis combien de temps il existe déjà et combien de temps il lui reste pour exister. Le problème formulé peut être assimilé à ceci tâche: au premier moment il y a dans le poêle UN kg de charbon qui brûle à une vitesse Et kg/h. S'il reste actuellement du charbon dans le poêle DANS kg, alors depuis combien de temps le poêle brûle-t-il et combien de temps continuera-t-il à brûler ? Il est facile de voir que la tâche du four n’est pas difficile. Hélas, en ce qui concerne le Soleil et les étoiles, la solution est loin d’être aussi simple. Tout d’abord, il est nécessaire de déterminer les réserves énergétiques initiales et actuelles du Soleil et des étoiles. Deuxièmement, trouvez les taux de consommation d’énergie correspondants. De plus, vous devez considérer que les étoiles disposent de plusieurs sources d’énergie différentes. En fonction de la masse initiale et de la composition initiale des étoiles, divers processus s'y produisent et à des vitesses différentes. Enfin, la masse, la composition et l’état des étoiles changent constamment à mesure qu’elles vieillissent. Dans le même temps, les processus qui s'y déroulent et la vitesse à laquelle ils consomment de l'énergie changent. Ainsi, pour répondre aux questions posées au début, il faut non seulement mesurer un certain nombre de paramètres des corps célestes, mais aussi comprendre comment se produit l'évolution des étoiles.
2. De quels moyens disposons-nous pour étudier le Soleil et les étoiles ?
Le soleil nous envoie de la chaleur et de la lumière, ou en termes scientifiques, des rayonnements de différents types, notamment des rayons gamma, des rayons X, de la lumière visible, des ondes radio, ainsi que des neutrons et des neutrinos. Toutes les conclusions sur la structure du Soleil, son âge, son passé, son présent et son avenir doivent être tirées de l'étude de ce rayonnement.Il est encore plus difficile de déterminer l’âge des autres étoiles. L’œil nu humain n’en voit que quelques milliers parmi les plus brillants dans le ciel. Un puissant télescope moderne, couplé à une plaque photographique sensible, augmente le nombre d'étoiles accessibles à l'observation à des millions de personnes. Une infime quantité de rayonnement électromagnétique est tout ce qui nous parvient des étoiles.Est-ce suffisant pour juger de leurs propriétés, de leur structure et de leur âge ? Une fois les méthodes de recherche appropriées inventées, il est devenu possible de dire : oui, ça suffit. L'étoile la plus proche de nous est notre Soleil.
L'énergie du Soleil se manifeste dans tout ce qui nous entoure. La vie et le développement des plantes sont étroitement liés à l'activité du Soleil. "Une personne a le droit de s'appeler le fils du Soleil", a écrit K. A. Timiryazev. Tout mouvement sur Terre se produit principalement grâce à l'énergie qui nous parvient sous la forme des rayons du soleil. Le soleil est la source de la vie sur Terre. Le grand scientifique russe K. A. Timiryazev a écrit dans son merveilleux livre « La vie d'une plante » :« Il était une fois, quelque part sur Terre, un rayon de soleil tombant, mais il ne tomba pas sur un sol stérile, il tomba sur un brin vert de germe de blé, ou, pour mieux dire, sur un grain de chlorophylle. il s'est éteint, a cessé d'être léger, mais n'a pas disparu... Sous une forme ou une autre, il est devenu partie du pain qui nous servait de nourriture. Il s'est transformé en nos muscles, en nos nerfs... La nourriture sert de nourriture. une source de force pour notre corps uniquement parce qu'elle n'est rien d'autre qu'une boîte de rayons de soleil...".
Dans certains endroits du globe, des arbres gigantesques ont survécu jusqu'à nos jours... La largeur de l'un d'eux est telle qu'il faudrait 30 personnes se donner la main pour pouvoir le saisir à la base. Comme vous le savez, l’âge d’un arbre peut être déterminé en comptant le nombre d’anneaux sur sa coupe. L'âge d'un de ces géants, récemment abattu par une tempête, d'après le calcul du nombre d'anneaux sur sa coupe, s'est avéré être de plusieurs milliers d'années. Chaque onzième anneau de cet arbre a une largeur légèrement différente, ce qui correspond à la périodicité de onze ans des taches solaires. De plus, et c'est particulièrement intéressant, dans cette section, vous pouvez voir qu'au fil des milliers d'années, les anneaux se sont révélés à peu près les mêmes. Cela signifie que pendant cette période, le Soleil n'a pas changé et envoie la même quantité de chaleur et de lumière à la Terre. Une étude de l'évolution de la vie sur Terre montre que les humains y vivent depuis plusieurs millions d'années et que la vie organique y vit. existe depuis plus d'un milliard d'années. Pendant ce temps, la vie organique, associée à l’existence de composés moléculaires polyatomiques complexes, n’est possible que dans certaines conditions de température. Cela signifie que depuis au moins un milliard d’années, le Soleil émet à peu près la même quantité de chaleur et de lumière qu’aujourd’hui. Quant aux périodes de glaciation qui ont eu lieu sur Terre, alors, selon plusieurs scientifiques, elles s'expliquent non pas par un changement de l'intensité du rayonnement solaire, mais par un changement de l'inclinaison de l'axe terrestre ou du passage de le système solaire à travers une nébuleuse froide. La Terre n'intercepte qu'environ un milliardième de la quantité colossale de chaleur et de lumière émise par la surface solaire dans toutes les directions, et cette partie détermine la possibilité de vie sur Terre. Si l’on estime l’énergie solaire atteignant la Terre à seulement un kopeck par kilowattheure, il s’avère que la Terre en reçoit pour un demi-milliard de roubles chaque seconde. Il existe des étoiles qui émettent des milliers de fois plus d’énergie que notre Soleil. Si peu d’énergie nous parvient d’eux uniquement parce qu’ils sont situés très loin de nous.
3. D'où vient l'énergie du Soleil et des étoiles ?
D'où vient cette énergie colossale du Soleil, capable de la dépenser si inutilement sur une période de temps immense ? Peut-être que le soleil brûle ? Si le Soleil était constitué du meilleur charbon de Donetsk et recevait suffisamment d'oxygène pour la combustion, alors avec une telle consommation d'énergie, il s'éteindrait dans plusieurs milliers d'années. Mais le Soleil n’a nulle part où trouver suffisamment d’oxygène pour la combustion, et en plus, il est trop chaud pour qu’il puisse brûler. La combustion est une réaction chimique d'un composé avec l'oxygène, et à des températures aussi élevées qui se produisent sur le Soleil, des composés chimiques ne peuvent pas apparaître. Une telle dépense d'énergie par le Soleil a longtemps attiré l'attention des scientifiques.
- Les premiers à proposer des méthodes pour déterminer l'âge du Soleil étaient basées sur le calcul de saressources énergétiques. Selon les hypothèses de Kelvin, la réserve initiale d'énergie thermique du Soleil était 10 à 100 millions de fois supérieure à la quantité de chaleur qu'il consomme actuellement chaque année. Par conséquent, l’âge le plus élevé du Soleil est de 100 à 500 millions d’années. Il convient de noter que l’ensemble de ce calcul est plutôt approximatif et que la valeur obtenue, comparée aux données modernes, donne une valeur nettement sous-estimée pour l’âge du Soleil.
- Par hypothèse de météoriteL'énergie du Soleil est entretenue par la chute de météorites sur sa surface, dont l'énergie, lors de l'impact, se transforme en chaleur. Selon les calculs, le nombre de météorites suffisant pour cela s'avère si important qu'à la suite de leur chute, la masse du Soleil devrait augmenter sensiblement. En réalité, cela n’est pas observé. De plus, si l’énergie du Soleil provenait des impacts de météorites, alors la surface du Soleil serait plus chaude que ses parties internes. Cela conduirait à une évaporation rapide de la matière solaire dans l'espace, ce qui entraînerait la destruction du Soleil, ce qui n'est pas non plus vrai. Ainsi, l’hypothèse météoritique du maintien de l’énergie du Soleil s’avère intenable.
- Sous l'action des forces attractives, le Soleil se contracte progressivement et, lorsqu'ils sont comprimés, les corps, comme on le sait, se réchauffent. En 1854, G. Helmholtz exprimait ce qu'on appelle contraction une hypothèse selon laquelle l'énergie du Soleil est due à sa compression. Cependant, des calculs ont montré que si le Soleil était autrefois infiniment grand et se réduisait ensuite à sa taille actuelle, alors dans ce cas, l'énergie issue de sa compression pourrait être suffisante pour maintenir sa consommation d'énergie pendant seulement 50 millions d'années. Cet âge pour le Soleil est négligeable. Ainsi, il est évident que la compression à elle seule ne suffit pas à maintenir l’énergie du Soleil.
- La désintégration radioactive naturelle de diverses substances, comme l'uranium ou le radium, libère une énergie très importante. Lors de sa transformation en plomb, un gramme de radium émet une énergie capable de soulever 1 tonne à une hauteur de 685 km. Certains scientifiques ont proposé d'utiliser la désintégration radioactive naturelle de l'uranium pour expliquer la source de l'énergie solaire.
Cependant, selon les calculs, il s’est avéré que si la source d’énergie du Soleil était la désintégration radioactive, alors pour maintenir sa consommation d’énergie actuelle, le Soleil devrait être entièrement constitué d’uranium. Entre-temps, il a été prouvé que le Soleil est constitué d'un tiers d'hydrogène en masse, contient encore plus d'hélium et qu'il y a relativement peu d'éléments lourds sur le Soleil. D’autres étoiles contiennent également des quantités relativement faibles d’éléments lourds.
La désintégration radioactive naturelle de l'uranium se produit lentement et quelles que soient les conditions extérieures, tandis que l'intensité du rayonnement des étoiles dépend dans une large mesure de la température à l'intérieur de celles-ci. Il existe des étoiles très chaudes qui rayonnent des dizaines de milliers de fois plus que notre Soleil.
Par conséquent, ni le bilan énergétique des étoiles ni la dépendance de leur émission à la température ne sont cohérents avec l’hypothèse d’un maintien de l’énergie par désintégration radioactive naturelle. Par conséquent, l’hypothèse selon laquelle la source d’énergie du Soleil et des étoiles serait la désintégration radioactive naturelle de l’uranium ou d’autres substances radioactives s’avère également intenable.
Ainsi, nous voyons que ni la compression du Soleil, ni la chute de météorites dessus, ni aucune des réactions chimiques (par exemple, la combustion du charbon), ni la désintégration radioactive naturelle de l'uranium ou d'autres substances radioactives ne sont capables de expliquer l'origine des ressources énergétiques du Soleil. La preuve en est un succès certain, quoique négatif. Après tout, si nous recherchons quelque chose, savoir où ne pas chercher rend la recherche plus facile.
4. Quelle est la clé de l’origine des ressources énergétiques du Soleil et des étoiles ?
Au cours des dernières décennies, les scientifiques ont découvert et étudié, d’abord théoriquement puis pratiquement, une toute nouvelle classe de sources d’énergie : les réactions nucléaires. Il s'est avéré que deux types de ces réactions ont un pouvoir calorifique énorme et sont « en chaîne », ceux. capable de subvenir à ses propres besoins. L’une d’elles repose sur la fission d’éléments lourds, comme l’uranium. Une autre réaction, dite réaction thermonucléaire, est basée sur la synthèse d'éléments légers, comme l'hélium à partir de l'hydrogène. Grâce à leur pouvoir calorifique, ces réactions pourraient servir à entretenir les ressources énergétiques des étoiles. Voyons s'ils peuvent réellement avoir lieu.
Le soleil et les étoiles sont principalement constitués d'éléments légers - hydrogène, hélium et quelques autres, et ils contiennent très peu d'éléments lourds. Ainsi, en ce qui concerne la présence de « carburant », les conditions stellaires correspondent à l’apparition de réactions de fusion thermonucléaire. Le processus de développement des étoiles se présente actuellement comme suit : dans un premier temps, un énorme amas de gaz sombre se contracte lentement sous l'influence des forces gravitationnelles. À mesure que l’amas se contracte, la température et la pression dans ses profondeurs augmentent de plus en plus. Ainsi, les conditions sont créées pour des réactions nucléaires intenses. Lorsque des réactions de fusion nucléaire éclatent, une énorme quantité d’énergie est libérée et la température de l’amas augmente fortement. Dans ce cas, l’amas devient auto-lumineux, c’est-à-dire qu’il naît comme une étoile. Dans ce processus, la compression initiale de l'astre joue le rôle de « lancement » de la source d'énergie nucléaire de l'étoile.
Différentes réactions nucléaires ont lieu dans différentes étoiles, et dans une même étoile, au cours de son développement, certaines réactions nucléaires en remplacent d'autres. Tout d’abord, la réaction de « combustion » du deutérium se produit. Dans le même temps, la température de l'étoile augmente, la pression à l'intérieur augmente et la compression de l'étoile ralentit ou s'arrête jusqu'à ce que le deutérium brûle. il contient des réactions nucléaires qui synthétisent l'hélium à partir de l'hydrogène.
Ce sont ceux-là Les réactions nucléaires sont d’une importance énergétique primordiale pour notre Soleil et de nombreuses autres étoiles. Lorsqu’ils se produisent, quatre noyaux d’atomes d’hydrogène forment le noyau d’un atome d’hélium par une série de transformations successives. Ainsi, dans les « fourneaux » immenses et puissants fonctionnant dans les profondeurs du Soleil et des étoiles, l'hydrogène sert de « carburant » et, grâce à sa « combustion », on obtient de l'hélium.
Une fois qu'une partie importante de l'hydrogène est consommée et que cette source d'énergie est donc épuisée, l'étoile se contracte à nouveau et la température de la substance dans ses profondeurs et sa densité augmentent encore plus. C'est une autre étape cardinale dans la vie d'une star. Maintenant, la réaction de synthèse de l'hélium commence à s'y produire, conduisant à la formation d'éléments encore plus lourds. Le poids moléculaire moyen de la matière de l'étoile augmente. Cela devient moins transparent. La température de son intérieur augmente encore davantage et sa coquille gonfle. Dans ce cas, l’étoile se transforme en géante rouge. L'évolution des étoiles ne s'arrête pas là. Étant donné qu'à toutes les étapes précédentes de leur vie, ils ont généreusement dispersé des particules et des rayonnements, leur masse diminue avec le temps et leur composition change. La plupart d'entre eux se transforment en petits corps cosmiques très denses et faiblement lumineux - les soi-disant « nains ». Dans notre Soleil, comme nous l'avons déjà dit, la réaction de synthèse de l'hélium à partir de l'hydrogène a lieu, et elle se situe quelque part aux alentours. au milieu de cette étape de son existence. Ainsi, afin de déterminer son âge, il est nécessaire de mesurer la teneur relative en hydrogène et en hélium.
Comment faire cela ?
5. Détermination de la composition et de l'âge du Soleil et des étoiles
À première vue, il peut sembler que pour déterminer la composition du Soleil ou d’une étoile, il faut en extraire au moins un peu de matière. Cependant, ce n’est pas vrai. La composition d'un corps céleste peut être déterminée en observant la lumière qui nous en parvient à l'aide d'instruments spéciaux. Cette méthode est appeléeanalyse spectraleet revêt une grande importance en astronomie. L'essence de cette méthode peut être comprise comme suit. Plaçons devant la lampe électrique une barrière opaque avec une fente étroite, un prisme de verre derrière la fente et un écran blanc un peu plus loin. Un filament métallique solide chauffé brille dans une lampe électrique. Un faisceau étroit de lumière blanche coupé par une fente, passant à travers un prisme, est décomposé en ses couleurs composantes et donne une belle image couleur sur l'écran, composée de sections de couleurs différentes qui se transforment continuellement les unes dans les autres - c'est ainsi- appelé spectre lumineux continu, semblable à un arc-en-ciel. Le type de spectre d'un solide chauffé ne dépend pas de sa composition, mais uniquement de la température du corps. Une situation différente se produit lorsque des substances brillent à l'état gazeux. Lorsque les gaz brillent, chacun d’eux brille d’une lumière spéciale et unique. Lorsque cette lumière est décomposée à l’aide d’un prisme, un ensemble de raies colorées, ou spectre de raies, est obtenu, caractéristique de chaque gaz donné. Il s'agit par exemple de la lueur du néon, de l'argon et d'autres substances dans des tubes à gaz, ou lampes dites à lumière froide.
L'analyse spectrale est basée sur le fait que chaque substance donnée peut être distinguée de toutes les autres par son spectre d'émission.Lors de l'analyse spectrale d'un mélange de plusieurs substances, la luminosité relative des lignes individuelles caractéristiques de chaque substance peut être utilisée pour déterminer la teneur relative d'une impureté particulière. De plus, la précision des mesures est telle qu'elle permet de déterminer la présence d'une petite impureté, même si elle ne représente que le cent millième de la quantité totale de la substance. Ainsi, l'analyse spectrale n'est pas seulement une méthode qualitative, mais aussi quantitative précise pour étudier la composition d'un mélange. En pointant leurs télescopes vers le ciel, les astronomes étudient les schémas de mouvement des étoiles et la composition de la lumière qu'elles émettent. En fonction de la nature du mouvement des corps célestes, la taille des étoiles, leur masse, etc. est déterminée. En fonction de la composition de la lumière émise par les corps célestes, la composition chimique des étoiles est déterminée par analyse spectrale. L'abondance relative de l'hydrogène et de l'hélium dans l'étoile étudiée est déterminée en comparant la luminosité des spectres de ces substances.
Puisque le développement d'une étoile s'accompagne d'une transformation continue de l'hydrogène en hélium à l'intérieur de celle-ci, plus l'étoile est ancienne, moins sa composition contient d'hydrogène et plus d'hélium. Connaître leur abondance relative permet de calculer l'âge de l'étoile. Cependant, ce calcul n’est pas du tout simple, car au cours de l’évolution des étoiles, leur composition change et leur masse diminue. Pendant ce temps, la vitesse à laquelle la conversion de l’hydrogène en hélium se produit dans une étoile dépend de sa masse et de sa composition. De plus, selon la masse initiale et la composition initiale, ces changements se produisent à des rythmes différents et de manière légèrement différente. Ainsi, afin de déterminer correctement l'âge d'une étoile à partir des grandeurs observées - luminosité, masse et composition, il est nécessaire de restituer dans une certaine mesure l'histoire de l'étoile. C’est ce qui rend tous les calculs assez compliqués et leurs résultats peu précis. Néanmoins, des mesures et des calculs correspondants ont été effectués pour de nombreuses étoiles. Selon A.B. Severny, le Soleil contient 38 % d'hydrogène, 59 % d'hélium et 3 % d'autres éléments, dont environ 1 % de carbone et d'azote. En 1960, D. Lambert, à partir de données sur la masse, la luminosité et la composition du Soleil, ainsi que de calculs détaillés de son évolution supposée, obtient l'âge du Soleil égal à 12 -10. 9 années. Lorsqu’on étudie l’histoire du développement des corps célestes, il n’y a ni besoin ni possibilité de suivre une étoile depuis sa naissance jusqu’à sa vieillesse. Au lieu de cela, de nombreuses étoiles peuvent être étudiées à différents stades de leur développement. Grâce à de telles recherches, il a été possible de clarifier non seulement le présent, mais aussi le passé et l'avenir des étoiles, et en particulier de notre Soleil.
Au début, le Soleil a dépensé sa masse et son énergie de manière très inutile et est passé relativement rapidement à son état moderne, caractérisé par une existence plus calme et plus uniforme, dans laquelle seuls des changements extrêmement lents de sa luminosité, de sa température et de sa masse se produisent. À cet âge déjà « mûr », le Soleil existera encore pendant plusieurs milliards d’années.
Ensuite, en raison de l'accumulation d'une grande quantité d'hélium, la transparence du Soleil diminuera et, par conséquent, son transfert de chaleur diminuera. Cela entraînera un réchauffement encore plus important du Soleil. À ce moment-là, les réserves de « carburant » hydrogène du Soleil se tariront presque, donc après une éruption relativement courte du Soleil, sa disparition relativement rapide commencera. Cependant, tout cela n'arrivera pas à notre Soleil de sitôt, pas moins que dans dix milliards d'années.
Conclusion.
Quoi qu'il en soit, les astronomes s'accordent à l'unanimité sur le fait que l'ensemble de l'énergie solaire Avec Le système - le Soleil et les planètes - s'est formé à la suite d'un processus commun. En d’autres termes, si la Terre dans sa forme actuelle existe depuis 4,7 milliards d’années, alors l’ensemble du système solaire (y compris le Soleil) dans sa forme actuelle peut être considéré comme existant depuis 4,7 milliards d’années.
Références
1. Levitan E. P. Astrophysique pour les écoliers. Un manuel pour les étudiants. M. : « Lumières », 1997.
« Les étoiles brillent ; ce fait d’observation le plus simple conduit immédiatement à la conclusion qu’ils doivent évoluer. » R.L. Seare, R.R. Brownlee
Objectif : analyser les informations des idées modernes sur l'origine et l'évolution du Soleil et des étoiles. Objectifs : découvrir les principales sources d'énergie solaire
Qu'est-ce que le Soleil ? La première chose qui vient à l’esprit est que le soleil est une source de lumière, de chaleur et de confort, sans laquelle l’existence de la vie sur Terre ne serait pas possible.
Le principal mystère non résolu, artefact du système solaire, est peut-être l’âge de ses habitants. Personne ne peut dire avec certitude, par exemple, quel âge ont le Soleil, la Terre, la Lune, etc., et encore moins quel âge a le système solaire lui-même.
1. Quelle est l’énergie du Soleil et des étoiles ? Pour répondre à toutes ces questions, une approche énergétique a été utilisée.
« Il était une fois, quelque part sur Terre, un rayon de soleil tombant, mais il ne tomba pas sur un sol stérile, il tomba sur un brin vert de germe de blé, ou, pour mieux dire, sur un grain de chlorophylle. il s'est éteint, a cessé d'être léger, mais n'a pas disparu... Sous une forme ou une autre, il est devenu partie du pain qui nous servait de nourriture. Il s'est transformé en nos muscles, en nos nerfs... La nourriture sert de nourriture. une source de force dans notre corps uniquement parce qu'elle n'est rien d'autre qu'une boîte de rayons solaires..." K. A. Timiryazev.
1. De quels moyens disposons-nous pour étudier le Soleil et les étoiles ? 2. D'où vient l'énergie du Soleil et des étoiles ?
Les premières méthodes de détermination de l'âge du Soleil ont été proposées, basées sur l'hypothèse de la désintégration radioactive des météorites.
Les réactions nucléaires sont d’une importance énergétique primordiale pour notre Soleil et de nombreuses autres étoiles. Dans les « fourneaux » énormes et puissants fonctionnant dans les profondeurs du Soleil et des étoiles, l'hydrogène sert de « carburant » et, grâce à sa « combustion », on obtient de l'hélium.
Dans notre Soleil, comme nous l'avons déjà dit, a lieu la réaction de synthèse de l'hélium à partir de l'hydrogène, et elle se situe quelque part au milieu de cette étape de son existence. Ainsi, afin de déterminer son âge, il est nécessaire de mesurer la teneur relative en hydrogène et en hélium.
5. Détermination de la composition et de l'âge du Soleil et des étoiles L'analyse spectrale est basée sur le fait que chaque substance donnée peut être distinguée de toutes les autres par le spectre de son rayonnement
Les astronomes conviennent unanimement que l’ensemble du système solaire – à la fois le Soleil et les planètes – s’est formé à la suite d’un processus commun. En d’autres termes, si la Terre dans sa forme actuelle existe depuis 4,7 milliards d’années, alors l’ensemble du système solaire (y compris le Soleil) dans sa forme actuelle peut être considéré comme existant depuis 4,7 milliards d’années.
L’humanité ne peut pas imaginer la vie sans l’astre le plus brillant qui nous soit visible. Pourquoi « je ne peux pas imaginer la vie » ? Sans la lumière du soleil, notre planète serait sans aucun doute tout simplement inhabitée. En effet, notre étoile constitue encore aujourd’hui la principale source d’énergie sur Terre.
Il a été possible de déterminer plus ou moins précisément l'âge du Soleil relativement récemment, grâce à l'avènement d'ordinateurs super puissants. Personne ne peut indiquer de manière fiable l’âge de l’étoile, mais d’après les données de modélisation informatique, l’étoile elle-même a environ quatre milliards et demi d’années. Les astrophysiciens estiment que ce n’est pas du tout un âge avancé pour un corps cosmique. On pense que les étoiles similaires à notre Soleil en termes de type et de masse ont un cycle de vie de dix milliards d'années, et si c'est le cas, alors le centre de notre système planétaire est au sommet de son développement, presque exactement au milieu.
L'avenir du Soleil
Bien sûr, cela ne sert à rien de chercher aussi loin, mais il est néanmoins intéressant de savoir ce qui se passera lorsque le cycle de vie du Soleil arrivera à son terme. Les astronomes et astrophysiciens méticuleux ont certaines considérations à cet égard.
À notre époque, la conversion de l'hydrogène en hélium par des réactions thermonucléaires se déroule activement au cœur de l'étoile. Chaque seconde, environ 4 millions de tonnes de substances différentes au cours de ces cataclysmes physiques et chimiques sont converties en énergie radiante, qui, en fait, « nourrit » toutes les planètes proches, y compris notre Terre.
Les processus de réactions thermonucléaires se produisent de telle manière qu'à mesure que la quantité d'hydrogène diminue, la température du Soleil augmente tout le temps et il brille de plus en plus fort. Bien entendu, cela nous est invisible, mais les scientifiques affirment que dans environ un milliard d’années, une étoile appelée Soleil brillera plus de 10 fois plus fort. En conséquence, la température sur Terre augmentera également. Certains scientifiques affirment que d’ici un milliard d’années, la vie sur Terre cessera complètement, à l’exception peut-être des profondeurs des océans et sous les calottes glaciaires polaires. Finalement, toutes les formes de vie sur Terre disparaîtront dans environ 8 milliards d’années : le Soleil deviendra plus brillant à 40°C à la surface de notre planète, l’eau s’évaporera complètement et l’existence de matière vivante deviendra impossible. La Terre se transformera en un semblant de Vénus actuelle et, dans quelques milliards d'années, elle sera complètement absorbée par le Soleil, qui « gonflera » 256 fois.
C'est une bien triste nouvelle. Nous ne pouvons qu’espérer que dans un milliard d’années le niveau de notre civilisation atteindra des sommets tels que l’humanité sera capable de faire face à ce fléau.
Tout le monde comprend que sans le soleil, la vie sur Terre est impossible. Bien qu'il ne s'agisse pas seulement de lui, mais aussi de l'emplacement optimal de notre planète par rapport au Soleil. Pour autant, cela ne minimise pas l’importance de l’astre, qui nous apporte une chaleur vitale. Qu'est-ce que le soleil ? Pourquoi fait-il « chaud » ?
Qu'est-ce que le soleil ?
Il est impossible d’étudier directement le Soleil. Il est impossible d’envoyer un vaisseau spatial vers le Soleil pour l’étudier, prélever des échantillons puis les étudier. Par conséquent, notre connaissance du soleil repose sur des calculs théoriques. Bien qu'on dise du Soleil qu'il « brûle », il s'agit simplement d'un transfert en langage simple du processus complexe qui se produit dans le Soleil. En raison du vide dans l’espace, la combustion au sens habituel du terme est impossible.
Les observations ont permis de déterminer la masse, la composition, le rayon et la température du Soleil. Grâce à des données supplémentaires, on a appris que la luminosité du Soleil est restée pratiquement inchangée pendant des milliards d'années. Il a été conclu que des réactions thermonucléaires ont lieu au soleil. La température à l’intérieur du soleil atteint 20 millions de degrés. À cette température, l’hydrogène qui compose le Soleil est converti en hélium : quatre atomes d’hydrogène fusionnent en un seul atome d’hélium. Ce processus est à l’origine de la libération d’une si grande quantité d’énergie, dont la planète Terre ne reçoit qu’une infime fraction pour y maintenir la vie. La photo ci-dessous montre le processus thermonucléaire dans le Soleil.
Notre Soleil est-il une étoile ou une planète ?
Dans l'ancienne chronique russe, le Soleil est une planète (pour des raisons objectives, il est clair pourquoi ils le pensaient). Voici les signes d’une planète en tant que corps céleste :
- - la planète a une certaine densité ;
- - la planète tourne à la fois autour de son propre axe et autour de l'étoile ;
- - la planète est suffisamment massive pour avoir une forme ronde du fait de sa gravité, mais pas assez massive pour déclencher une réaction thermonucléaire, comme le Soleil ;
- - la composition chimique des planètes comme la Terre contient du fer, de l'aluminium, du silicium, du titane, du magnésium et d'autres composés similaires en grande quantité. Les gaz sont minoritaires.
Bien que le Soleil tourne autour de son axe, ce qui est difficile à suivre, il
- - ne tourne pas autour d'une autre étoile comme une planète ;
- - la composition des étoiles est dominée par les gaz hydrogène et hélium. Dans le Soleil, un peu plus de 73 % sont constitués d'hydrogène, près de 25 % d'hélium, les 2 % restants étant constitués d'autres gaz et de certains métaux.
Il ressort clairement de tout que le Soleil est une étoile.
Combien de temps durera le Soleil ?
Puisque tout dans l’Univers meurt et renaît, la question logique est quand le Soleil s’éteindra-t-il, s’il s’éteint, bien sûr ? Ou, à l'inverse, peut-il exploser ?
À une époque, ils disaient que les réserves de carburant du Soleil dureraient encore 5 à 6 milliards d'années, puis qu'il commencerait à se transformer en une étoile rouge géante. Pour cette raison, des millions de gaz chauds s’évaporeront dans le système solaire et éloigneront la Terre du Soleil. Il semble que cela ne devrait pas conduire au désastre. Mais d'autres calculs donnent seulement 1 milliard d'années. Le temps nous dira qui a raison et qui a tort, mais il est peu probable que l’humanité enregistre la vérité.
Que se passe-t-il si le Soleil s'éteint ? Durant la première semaine, les températures descendront en dessous de 17 degrés Celsius. Dans un an, la température sur terre sera de moins 40. La photosynthèse s'arrêtera. Il n’y aura aucune base pour la survie de l’humanité. D’ici un million d’années, la température se stabilisera à moins 160 degrés. Certains micro-organismes pourront survivre, mais pas les humains.
Concernant l'explosion du Soleil, cela ne peut se produire qu'après 6 mille ans. Au cours des 11 dernières années, la température du noyau solaire a doublé. Si la tendance se poursuit, le Soleil explosera avant son éventuelle extinction.
Faut-il craindre qu’un jour le Soleil s’éteigne ou explose ? Ça n'en vaut pas la peine. Premièrement, nous ne vivrons pas assez longtemps pour voir cela, et deuxièmement, tout naît à un moment donné, suit son chemin de vie, puis disparaît ou meurt.
Les humains ont un cycle de vie d'une personne sur cent ans, tandis que les étoiles ont un cycle qui prend des milliards d'années.
À quelle étape de son cycle de vie se trouve le Soleil ? La photo ci-dessous montre à quoi ressemble le cycle de vie d'une étoile en général.
Puisque notre Soleil est une étoile, il doit également traverser ce cycle. Notre Soleil est maintenant au stade de naine jaune. L'étape suivante est soit une nébuleuse, soit une géante rouge, puis une supernova et au-delà. Quel sera exactement le scénario pour notre Soleil, seul le temps nous le dira. Et ce n'est pas pour nous...
Pour le moment, nous ne pouvons qu’étudier l’Univers en admirant sa grandeur.
