Usia matahari kira-kira. Asal Usul Tata Surya

Tata surya terdiri dari Matahari dan benda-benda yang bergerak mengelilinginya, disatukan oleh gaya gravitasi. Objek yang mengelilingi Matahari antara lain planet kerdil, bulan, dan benda tata surya lainnya. Benda lain yang menyusun Tata Surya meliputi 472 satelit alam, 707.664 planet kecil, dan 3.406 komet. Tata surya terletak di awan antarbintang lokal.

Berapa umur tata surya?

Tata surya muncul 4,568 miliar tahun yang lalu. Para ilmuwan menentukan usianya menggunakan peluruhan radioaktif dari isotop yang ditemukan di meteorit dan batu. Isotop kalium dan uranium terbentuk bersamaan dengan Tata Surya, sehingga umurnya sebanding dengan umur komet dan batuan. Namun karena sebagian besar batuan telah hancur seiring berjalannya waktu, usia Tata Surya kini lebih sering diukur menggunakan meteorit. Analisis dilakukan dengan menggunakan teknik penanggalan radioaktif untuk menentukan berapa banyak isotop dalam meteorit yang telah membusuk. Jadi, meteorit tertua berumur 4,568 miliar tahun. Angka ini bisa berubah di masa depan, karena para ilmuwan mengatakan sulit untuk mendeteksi sisa-sisa meteorit yang tidak diubah oleh lempeng tektonik bumi.

Asal Usul Tata Surya

Tata surya diyakini terbentuk karena adanya gangguan pada awan gas dan debu akibat supernova, sehingga menimbulkan ledakan dan gelombang yang memampatkan debu dan awan tersebut. Awan tersebut kemudian mulai runtuh sementara gas dan debu disatukan oleh gaya gravitasi, membentuk Nebula Matahari. Selanjutnya, awan mulai berputar begitu cepat sehingga bagian tengahnya menjadi lebih padat dan panas. Selain itu, piringan debu dan gas terbentuk di sekitar awan. Bagian tengah disk sangat panas, dan bagian pinggirnya dingin. Cakramnya menjadi semakin tipis, dan partikel-partikelnya saling menempel dan membentuk kelompok. Gugusan ini membentuk planet dan bulan yang kita kenal sekarang. Seiring berjalannya waktu, awan tersebut menjadi sangat panas dan membentuk Matahari, serta muncullah Tata Surya.

Masa depan tata surya

Karena Tata Surya bergantung pada Matahari sebagai sumber energi utamanya, masa depan Tata Surya juga bergantung padanya. Sebagai bintang paruh baya, Matahari diperkirakan akan terbakar selama 5 miliar tahun ke depan. Namun, pada akhir periode ini, Matahari akan menghabiskan seluruh hidrogen yang terdapat di intinya. Inti akan mulai terkompresi di bawah pengaruh gravitasi dan sebagai akibat dari tumbukan atom helium dan oksigen. Hal ini akan mengakibatkan lebih banyak energi yang dihasilkan dibandingkan yang tersedia saat ini. Matahari kemudian akan mengembang hingga 100 kali lipat ukurannya saat ini. Ia akan menelan Merkurius dan Venus dan berubah warna dari kuning menjadi merah. Sedangkan bagi Bumi, jika tidak diserap Matahari, suhu tinggi dari bintang akan membakar atmosfer. Selain itu, seluruh lautan akan mendidih dan bumi tidak mampu lagi mendukung kehidupan apa pun.

Setiap orang, tua atau muda, mengetahui bahwa Matahari adalah bintang yang terletak di pusat tata surya kita, yang disebut Tata Surya. Matahari adalah objek terbesar di sistem planet, tempat semua objek lainnya berputar. Massa matahari merupakan 99,866% dari total massa seluruh tata surya secara keseluruhan. Titik putih = Bumi (ditunjukkan dengan tanda panah) Berapa kali massa Matahari lebih besar dari massa planet Bumi? Ayo kita hitung. Berat…

Segala sesuatu memiliki awal dan akhir, Dunia kita, tidak terkecuali Alam Semesta kita. Seperti yang kita ketahui dari teori relativitas khusus, waktu bukanlah sesuatu yang tidak bergantung pada ruang, melainkan mengalir dengan kecepatan yang berbeda-beda bergantung pada gaya gravitasi yang bekerja pada pengamat. Dengan demikian, muncul masalah dalam menilai usia Alam Semesta secara objektif. Masalah ini dipecahkan dengan menyetujui bahwa usia dunia dianggap sebagai waktu maksimum yang dapat diukur oleh sebuah jam...

Matahari adalah satu-satunya bintang di tata surya kita. Semua planet, termasuk bumi, berputar mengelilinginya, begitu pula ribuan meteorit, ratusan komet, dan benda langit kecil lainnya. Bintang kita sungguh besar, ratusan kali lebih besar dari planet mana pun, termasuk Jupiter. Dan tentu saja ini adalah objek luar angkasa terberat di sistem kita. Matahari tidak hanya berukuran besar, tetapi juga terdiri dari banyak...

Sebuah pertanyaan yang sangat menarik yang mengkhawatirkan pikiran yang kurang lebih ingin tahu. Mengingat umat manusia telah ada di Bumi selama sekitar 162 ribu tahun, maka dihitung bahwa selama keberadaan peradaban kita, sekitar 107 miliar orang telah hidup di planet kita. Faktanya, populasi dunia telah meningkat dua kali lipat sejak tahun 1960. Pada tahun 2100, para ilmuwan memperkirakan akan ada 15 miliar orang yang hidup secara bersamaan di planet kita. Statistik bencana seperti itu mengancam kita jika...

Institusi pendidikan kota "Gimnasium No. 7"

Abstrak dengan topik:

"Berapa umur Matahari dan bintang"

Diselesaikan oleh siswa kelas 10 Ekaterina Zaborova

Kepala: guru fisika N.P. Dobrodumova

2010

Torzhok

“Bintang-bintang bersinar; fakta pengamatan sederhana ini segera mengarah pada kesimpulan bahwa mereka harus berevolusi."

R.L.Seare, R.R.Brownlee

Target: menganalisis informasi dari gagasan modern tentang asal usul dan evolusi Matahari dan bintang.

Tugas: mengetahui sumber utama energi matahari.

Perkenalan.

Jika Anda bertanya kepada siapa punorang, benda langit manakah yang memiliki arti terbesar bagi kita di Bumi, maka kita mungkin akan mendengarnya Matahari . Apa itu Matahari? Hal pertama yang terlintas dalam pikiran adalah matahari - sumber cahaya, kehangatan dan kenyamanan, yang tanpanya kehidupan di Bumi tidak akan mungkin terjadi. Nenek moyang kita memahami betapa keberadaan mereka bergantung pada Matahari dan oleh karena itu memperlakukannya dengan hormat, memujanya, dan mendewakannya. Penelitian modern terhadap bintang terdekat kita menegaskan pengaruhnya yang tak ada habisnya terhadap kehidupan kita.

Misteri utama yang belum terpecahkan, artefak tata surya, mungkin adalah usia penghuninya. Tidak ada yang bisa mengatakan dengan pasti, misalnya berapa umur Matahari, Bumi, Bulan, dan sebagainya, apalagi berapa umur Tata Surya itu sendiri. Oleh karena itu, tujuan yang saya tetapkan untuk diri saya sendiri adalah menganalisis informasi gagasan modern tentang asal usul dan evolusi Matahari dan bintang.

1.Betapa besarnya energi Matahari dan bintang

Mungkinkah menentukan umur Matahari dan bintang lainnya? Apakah kita bisa mengetahui apakah Matahari lebih tua, lebih muda, atau seusia dengan Bumi? Apakah Matahari dan bintang-bintang selalu sama seperti sekarang, dan apakah akan selalu sama? Apakah lebih panas, apakah lebih dingin? Apakah Matahari dan bintang berubah seiring waktu? Apakah mereka berevolusi atau selalu tetap sama? Berapa lama Matahari dan bintang-bintang lain memancarkan sinarnya? Berapa lama mereka akan terus mengeluarkan emisi? Pendekatan energik digunakan untuk menjawab semua pertanyaan ini. Jelasnya, jika Anda menghitung jumlah energi di Matahari dan mengukur laju konsumsi energinya, Anda dapat menentukan durasi keberadaannya. Jika kita menentukan berapa banyak cadangan energi yang telah digunakan oleh Matahari, maka kita dapat mengetahui berapa lama ia telah ada dan berapa lama lagi ia masih ada. Masalah yang dirumuskan dapat diibaratkan seperti ini tugas: pada saat awal ada di dalam kompor A kg batubara yang terbakar dengan kecepatan tertentu Dan kg/jam. Jika saat ini masih ada sisa batu bara di dalam kompor DI DALAM kg, lalu berapa lama kompor tersebut menyala dan berapa lama lagi akan terus menyala? Sangat mudah untuk melihat bahwa tugas oven tidaklah sulit. Sayangnya, sehubungan dengan Matahari dan bintang-bintang, solusinya tidak sesederhana itu. Pertama, perlu ditentukan cadangan energi awal dan terkini Matahari dan bintang. Kedua, temukan tingkat konsumsi energi yang sesuai. Selain itu, perlu diperhatikan bahwa bintang memiliki beberapa sumber energi yang berbeda. Bergantung pada massa awal dan komposisi awal bintang, berbagai proses terjadi di dalamnya dan pada kecepatan berbeda. Terakhir, massa, komposisi, dan keadaan bintang berubah seiring bertambahnya usia. Pada saat yang sama, proses yang terjadi di dalamnya dan laju konsumsi energinya berubah. Oleh karena itu, untuk menjawab pertanyaan-pertanyaan yang diajukan di awal, perlu tidak hanya mengukur sejumlah parameter benda langit, tetapi juga memahami bagaimana evolusi bintang terjadi.

2. Apa artinya kita mempelajari Matahari dan bintang?

Matahari mengirimkan panas dan cahaya kepada kita, atau dalam istilah ilmiah, berbagai jenis radiasi, termasuk sinar gamma, sinar-x, cahaya tampak, gelombang radio, serta neutron dan neutrino. Semua kesimpulan tentang struktur Matahari, umurnya, masa lalu, sekarang dan masa depan harus diambil dengan mempelajari radiasi ini.Bahkan lebih sulit lagi menentukan usia bintang lain. Mata telanjang manusia hanya melihat beberapa ribu cahaya paling terang di langit. Teleskop modern yang kuat, ditambah dengan pelat fotografi yang sensitif, meningkatkan jutaan bintang yang dapat diakses untuk diamati. Hanya sejumlah kecil radiasi elektromagnetik yang mencapai kita dari bintang-bintang.Apakah ini cukup untuk menilai sifat, struktur, dan usianya? Setelah metode penelitian yang tepat ditemukan, kita bisa mengatakan: ya, itu sudah cukup. Bintang terdekat dengan kita adalah Matahari kita.

Energi Matahari memanifestasikan dirinya dalam segala sesuatu yang ada di sekitar kita. Kehidupan dan perkembangan tumbuhan erat kaitannya dengan aktivitas Matahari. “Seseorang berhak menyebut dirinya putra Matahari,” tulis K. A. Timiryazev. Setiap pergerakan di Bumi terjadi terutama karena energi yang datang kepada kita dalam bentuk sinar matahari. Matahari adalah sumber kehidupan di bumi. Ilmuwan besar Rusia K. A. Timiryazev menulis dalam bukunya yang luar biasa “The Life of a Plant”:“Suatu ketika, di suatu tempat di bumi, seberkas sinar matahari jatuh, namun tidak jatuh di tanah tandus, ia jatuh pada sebilah tunas gandum yang hijau, atau, lebih baik dikatakan, pada butiran klorofil. ia padam, tidak lagi ringan, tetapi tidak hilang... Dalam satu atau lain bentuk, ia menjadi bagian dari roti yang menjadi makanan bagi kita. Ia diubah menjadi otot kita, menjadi saraf kita... Makanan berfungsi sebagai sumber kekuatan dalam tubuh kita hanya karena tidak lain adalah sekaleng sinar matahari..."

Di beberapa tempat di dunia, pohon-pohon raksasa masih bertahan hingga hari ini... Lebar salah satunya sedemikian rupa sehingga 30 orang harus bergandengan tangan untuk dapat memegang dasarnya. Seperti diketahui, umur suatu pohon dapat ditentukan dengan menghitung jumlah cincin yang ditebang. Usia salah satu raksasa ini, yang baru saja tumbang karena badai, menurut perhitungan jumlah cincin yang dipotong, ternyata beberapa ribu tahun. Setiap cincin kesebelas pohon ini memiliki lebar yang sedikit berbeda, sesuai dengan periodisitas bintik matahari selama sebelas tahun. Selain itu, dan ini sangat menarik, di bagian ini Anda dapat melihat bahwa selama ribuan tahun cincin-cincin tersebut ternyata kurang lebih sama. Artinya, selama ini Matahari tidak berubah dan mengirimkan panas dan cahaya dalam jumlah yang sama ke Bumi. Sebuah studi tentang perkembangan kehidupan di Bumi menunjukkan bahwa manusia telah hidup di sana selama beberapa juta tahun, dan kehidupan organik pun demikian telah ada selama lebih dari satu miliar tahun. Sementara itu, kehidupan organik yang terkait dengan keberadaan senyawa molekul poliatomik kompleks hanya mungkin terjadi pada kondisi suhu tertentu. Artinya, setidaknya selama satu miliar tahun, Matahari telah memancarkan panas dan cahaya dalam jumlah yang kira-kira sama seperti sekarang. Adapun masa-masa glasiasi yang terjadi di bumi, menurut sejumlah ilmuwan, disebabkan bukan oleh perubahan intensitas radiasi matahari, melainkan oleh perubahan kemiringan poros bumi atau lewatnya bumi. tata surya melalui nebula dingin. Bumi hanya menangkap sekitar sepersejuta dari jumlah besar panas dan cahaya yang dipancarkan permukaan matahari ke segala arah, dan bagian ini menentukan kemungkinan adanya kehidupan di Bumi. Jika kita memperkirakan energi matahari yang mencapai Bumi hanya satu kopeck per kilowatt-jam, ternyata Bumi menerima energi senilai setengah miliar rubel setiap detiknya. Ada bintang yang memancarkan energi ribuan kali lebih banyak daripada Matahari kita. Begitu sedikit energi yang menjangkau kita dari mereka hanya karena lokasinya sangat jauh dari kita.

3. Dari manakah asal energi Matahari dan bintang?

Dari mana datangnya energi Matahari yang sangat besar ini, yang mampu menghabiskannya dengan begitu boros dalam jangka waktu yang lama? Mungkin matahari sedang terbakar? Jika Matahari terdiri dari batubara Donetsk terbaik dan menerima oksigen yang cukup untuk pembakaran, maka dengan konsumsi energi sebesar itu, Matahari akan terbakar dalam beberapa ribu tahun. Namun Matahari tidak memiliki cukup oksigen untuk pembakaran, dan selain itu, Matahari terlalu panas untuk terbakar. Pembakaran adalah reaksi kimia suatu senyawa dengan oksigen, dan pada suhu tinggi yang terjadi di Matahari, tidak mungkin terjadi pengeluaran energi sebesar itu oleh Matahari telah lama menarik perhatian para ilmuwan.

Yang pertama mengusulkan metode untuk menentukan usia Matahari didasarkan pada perhitungannyasumber daya energi. Menurut asumsi Kelvin, cadangan awal energi panas Matahari adalah 10-100 juta kali lebih besar dari jumlah panas yang dikonsumsi setiap tahunnya. Artinya, umur Matahari terlama adalah 100-500 juta tahun. Perlu dicatat bahwa keseluruhan perhitungan ini lebih merupakan perkiraan, dan nilai yang dihasilkan, dibandingkan dengan data modern, memberikan nilai usia Matahari yang terlalu rendah secara signifikan.
Oleh hipotesis meteoritEnergi Matahari dipertahankan oleh jatuhnya meteorit ke permukaannya, yang energinya, ketika terkena tumbukan, berubah menjadi panas. Menurut perhitungan, jumlah meteorit yang cukup untuk ini ternyata sangat banyak sehingga, akibat jatuhnya, massa Matahari harus bertambah secara signifikan. Padahal, kenyataannya hal ini tidak diperhatikan. Selain itu, jika energi Matahari diambil dari tumbukan meteorit, maka permukaan Matahari akan lebih panas dibandingkan bagian dalamnya. Hal ini akan menyebabkan penguapan materi Matahari ke luar angkasa dengan cepat, kehancuran Matahari, dan hal ini juga tidak benar. Dengan demikian, hipotesis meteorit yang mempertahankan energi Matahari ternyata tidak dapat dipertahankan.
Karena aksi gravitasi, Matahari dikompresi secara bertahap, dan selama kompresi, benda-benda, seperti diketahui, memanas. Pada tahun 1854, G. Helmholtz mengungkapkan apa yang disebut kontraktil sebuah hipotesis yang menyatakan bahwa energi Matahari disebabkan oleh kompresinya. Namun, perhitungan telah menunjukkan bahwa jika Matahari dulunya sangat besar dan kemudian menyusut menjadi ukurannya saat ini, maka energi dari kompresinya akan cukup untuk mempertahankan konsumsi energinya hanya selama 50 juta tahun. Usia Matahari ini dapat diabaikan. Dengan demikian, jelas bahwa kompresi saja tidak cukup untuk mempertahankan energi Matahari.
Peluruhan radioaktif alami berbagai zat, seperti uranium atau radium, melepaskan energi yang sangat besar. Selama transformasinya menjadi timbal, satu gram radium mengeluarkan energi yang mampu mengangkat 1 ton ke ketinggian 685 km. Beberapa ilmuwan telah mengusulkan penggunaan peluruhan radioaktif alami uranium untuk menjelaskan sumber energi matahari.

Namun menurut perhitungan, ternyata jika sumber energi Matahari adalah peluruhan radioaktif, maka untuk mempertahankan konsumsi energinya saat ini, Matahari harus seluruhnya terdiri dari uranium. Sementara itu, Matahari telah terbukti terdiri dari sepertiga massa hidrogen, mengandung lebih banyak helium, dan unsur berat di Matahari relatif sedikit. Bintang lain juga mengandung unsur berat dalam jumlah yang relatif kecil.

Peluruhan radioaktif alami uranium terjadi secara perlahan dan terlepas dari kondisi eksternal, sedangkan intensitas radiasi dari bintang sangat bergantung pada suhu di bagian dalamnya. Ada bintang-bintang yang sangat panas yang memancarkan radiasi puluhan ribu kali lebih banyak daripada Matahari kita.

Akibatnya, baik keseimbangan energi bintang maupun ketergantungan emisinya pada suhu tidak konsisten dengan asumsi pemeliharaan energi melalui peluruhan radioaktif alami. Oleh karena itu, anggapan bahwa sumber energi Matahari dan bintang adalah peluruhan radioaktif alami uranium atau zat radioaktif lainnya juga ternyata tidak dapat dipertahankan.

Jadi, kita melihat bahwa baik kompresi Matahari, jatuhnya meteorit di atasnya, maupun reaksi kimia apa pun (misalnya, pembakaran batu bara), maupun peluruhan radioaktif alami uranium atau zat radioaktif lainnya tidak mampu. menjelaskan asal usul sumber energi Matahari. Buktinya adalah keberhasilan tertentu, meski negatif. Lagi pula, jika kita sedang mencari sesuatu, mengetahui di mana tidak mencarinya membuat pencarian menjadi lebih mudah.

4. Apa kunci asal muasal sumber energi Matahari dan bintang?

Selama beberapa dekade terakhir, para ilmuwan telah menemukan dan mempelajari, pertama secara teoritis dan kemudian secara praktis, jenis sumber energi yang benar-benar baru - reaksi nuklir. Ternyata kedua jenis reaksi ini memiliki nilai kalor yang sangat besar dan bersifat “rantai”., itu. mampu menghidupi dirinya sendiri. Salah satunya berdasarkan fisi unsur berat, seperti uranium. Reaksi lain, yang disebut reaksi termonuklir, didasarkan pada fusi unsur-unsur ringan, seperti helium dari hidrogen. Berdasarkan nilai kalorinya, reaksi-reaksi ini dapat berfungsi untuk menjaga sumber energi bintang. Mari kita lihat apakah hal itu benar-benar dapat terjadi.

Matahari dan bintang sebagian besar terdiri dari unsur-unsur ringan - hidrogen, helium, dan beberapa lainnya, dan hanya ada sedikit unsur berat di dalamnya. Jadi, sehubungan dengan keberadaan “bahan bakar”, kondisi bintang berhubungan dengan terjadinya reaksi fusi termonuklir. Proses perkembangan bintang saat ini tampak sebagai berikut: pada awalnya, gugusan gas gelap yang sangat besar perlahan-lahan berkontraksi di bawah pengaruh gaya gravitasi. Ketika cluster berkontraksi, suhu dan tekanan di kedalamannya semakin meningkat. Dengan demikian, kondisi diciptakan untuk reaksi nuklir yang intens. Ketika reaksi fusi nuklir terjadi, sejumlah besar energi dilepaskan dan suhu cluster meningkat tajam. Dalam hal ini, gugus tersebut menjadi bercahaya sendiri, yaitu terlahir seperti bintang. Dalam proses ini, kompresi awal benda langit berperan “meluncurkan” sumber energi nuklir bintang.

Reaksi nuklir yang berbeda terjadi di bintang yang berbeda, dan di bintang yang sama, selama perkembangannya, beberapa reaksi nuklir menggantikan reaksi lainnya. Pertama, reaksi “pembakaran” deuterium terjadi. Pada saat yang sama, suhu bintang meningkat, tekanan di dalamnya meningkat, dan kompresi bintang melambat atau berhenti hingga deuterium terbakar. itu berisi reaksi nuklir yang mensintesis helium dari hidrogen.

Ini dia Reaksi nuklir merupakan energi utama yang penting bagi Matahari kita dan banyak bintang lainnya. Ketika terjadi, empat inti atom hidrogen membentuk inti atom helium melalui serangkaian transformasi yang berurutan. Jadi, dalam “tungku” besar dan kuat yang beroperasi di kedalaman Matahari dan bintang-bintang, hidrogen berfungsi sebagai “bahan bakar”, dan sebagai hasil dari “pembakaran” helium diperoleh.

Setelah sebagian besar hidrogen dikonsumsi dan, dengan demikian, sumber energi ini habis, bintang berkontraksi lagi, dan suhu materi di kedalamannya serta kepadatannya semakin meningkat. Ini adalah tahap penting lainnya dalam kehidupan seorang bintang. Sekarang reaksi sintesis helium mulai terjadi di dalamnya, mengarah pada pembentukan unsur-unsur yang lebih berat. Berat molekul rata-rata materi bintang meningkat. Menjadi kurang transparan. Suhu bagian dalamnya semakin meningkat, dan cangkangnya membengkak. Dalam hal ini, bintang tersebut berubah menjadi raksasa merah. Evolusi bintang tidak berakhir di situ. Karena pada semua tahap kehidupan sebelumnya, mereka dengan murah hati menyebarkan partikel dan radiasi, seiring waktu massanya berkurang dan komposisinya berubah. Kebanyakan dari mereka berubah menjadi benda kosmik yang kecil, sangat padat, dan bercahaya lemah - yang disebut "katai". Di Matahari kita, seperti yang telah kami katakan, reaksi sintesis helium dari hidrogen terjadi, dan terjadi di suatu tempat di sekitarnya pertengahan tahap keberadaannya. Oleh karena itu, untuk menentukan umurnya, perlu diukur kandungan relatif hidrogen dan helium di dalamnya.

Bagaimana cara melakukan ini?

5. Penentuan komposisi dan umur Matahari dan bintang

Sepintas, tampaknya untuk menentukan komposisi Matahari atau bintang, setidaknya perlu mengekstraksi sedikit materinya. Namun, hal ini tidak benar. Komposisi suatu benda langit dapat ditentukan dengan mengamati cahaya yang datang darinya menggunakan instrumen khusus. Metode ini disebutanalisis spektraldan sangat penting dalam astronomi. Inti dari metode ini dapat dipahami sebagai berikut. Mari kita tempatkan penghalang buram dengan celah sempit di depan lampu listrik, prisma kaca di belakang celah, dan layar putih agak jauh. Filamen logam padat yang dipanaskan bersinar dalam lampu listrik. Seberkas cahaya putih sempit yang dipotong oleh celah, melewati prisma, diuraikan menjadi warna-warna komponennya dan memberikan gambar warna yang indah di layar, terdiri dari bagian-bagian warna berbeda yang terus-menerus berubah menjadi satu sama lain - inilah yang terjadi- disebut spektrum cahaya kontinu, mirip dengan pelangi. Jenis spektrum zat padat yang dipanaskan tidak bergantung pada komposisinya, tetapi hanya pada suhu benda. Situasi berbeda terjadi ketika zat bersinar dalam bentuk gas. Saat gas bersinar, masing-masing gas bersinar dengan cahaya khusus dan unik. Ketika cahaya ini diurai menggunakan prisma, diperoleh sekumpulan garis berwarna, atau spektrum garis, yang merupakan karakteristik dari setiap gas tertentu. Misalnya saja pancaran neon, argon, dan zat lain dalam tabung lampu gas, atau biasa disebut lampu cahaya dingin.

Analisis spektral didasarkan pada fakta bahwa setiap zat dapat dibedakan dari zat lain berdasarkan spektrum emisinya.Ketika analisis spektral campuran beberapa zat, kecerahan relatif dari karakteristik garis individu masing-masing zat dapat digunakan untuk menentukan kandungan relatif pengotor tertentu. Selain itu, keakuratan pengukurannya sedemikian rupa sehingga memungkinkan untuk menentukan adanya pengotor kecil, meskipun jumlahnya hanya seperseratus ribu dari jumlah total zat. Dengan demikian, analisis spektral tidak hanya merupakan metode kualitatif, tetapi juga metode kuantitatif yang akurat untuk mempelajari komposisi suatu campuran. Dengan mengarahkan teleskop ke langit, para astronom mempelajari pola pergerakan bintang dan komposisi cahaya yang dipancarkannya. Berdasarkan sifat pergerakan benda langit, ukuran bintang, massanya, dll ditentukan. Berdasarkan komposisi cahaya yang dipancarkan benda langit, komposisi kimia bintang ditentukan dengan menggunakan analisis spektral. Kelimpahan relatif hidrogen dan helium pada bintang yang diteliti ditentukan dengan membandingkan kecerahan spektrum zat-zat tersebut.

Karena perkembangan sebuah bintang disertai dengan transformasi hidrogen menjadi helium secara terus menerus di dalamnya, semakin tua bintang tersebut, semakin sedikit hidrogen dan semakin banyak helium yang dikandungnya. Mengetahui kelimpahan relatifnya memungkinkan kita menghitung usia bintang. Namun perhitungan ini sama sekali tidak sederhana, karena selama evolusi bintang, komposisinya berubah dan massanya berkurang. Sementara itu, laju konversi hidrogen menjadi helium di sebuah bintang bergantung pada massa dan komposisinya. Selain itu, bergantung pada massa awal dan komposisi awal, perubahan ini terjadi dengan kecepatan berbeda dan cara yang sedikit berbeda. Jadi, untuk menentukan dengan benar usia sebuah bintang dari besaran yang diamati - luminositas, massa, dan komposisi, perlu untuk mengembalikan sejarah bintang sampai batas tertentu. Inilah yang membuat semua perhitungan menjadi cukup rumit, dan hasilnya tidak terlalu akurat. Namun demikian, pengukuran dan perhitungan yang sesuai telah dilakukan untuk banyak bintang. Menurut A. B. Severny, Matahari mengandung 38% hidrogen, 59% helium, dan 3% unsur lainnya, termasuk sekitar 1% karbon dan nitrogen. Pada tahun 1960, D. Lambert, berdasarkan data massa, luminositas dan komposisi Matahari, serta perhitungan rinci dugaan evolusinya, memperoleh usia Matahari sebesar 12 -10 9 bertahun-tahun. Ketika mempelajari sejarah perkembangan benda langit, tidak ada kebutuhan atau kesempatan untuk mengikuti satu bintang pun dari kelahirannya hingga usia tuanya. Sebaliknya, banyak bintang yang dapat dipelajari pada berbagai tahap perkembangannya. Sebagai hasil dari penelitian tersebut, dimungkinkan untuk memperjelas tidak hanya masa kini, tetapi juga masa lalu dan masa depan bintang-bintang, dan khususnya Matahari kita.

Pada awalnya, Matahari menghabiskan massa dan energinya dengan sangat boros dan relatif cepat berpindah ke keadaan modernnya, yang ditandai dengan keberadaan yang lebih tenang dan merata, di mana hanya terjadi perubahan luminositas, suhu, dan massa yang sangat lambat. Pada usia yang sudah “matang” ini, Matahari akan ada selama miliaran tahun lagi.

Kemudian, karena akumulasi helium dalam jumlah besar, transparansi Matahari akan berkurang dan perpindahan panasnya akan berkurang. Hal ini akan menyebabkan pemanasan Matahari yang lebih besar lagi. Pada saat ini, cadangan “bahan bakar” hidrogen di Matahari hampir habis, sehingga setelah ledakan Matahari yang relatif singkat, kepunahannya yang relatif cepat akan dimulai. Namun, semua ini tidak akan terjadi pada Matahari kita dalam waktu dekat, setidaknya dalam sepuluh miliar tahun mendatang.

Kesimpulan.

Meski begitu, para astronom dengan suara bulat sepakat bahwa keseluruhan matahari Dengan Sistem - baik Matahari maupun planet - terbentuk sebagai hasil dari proses yang sama. Dengan kata lain, jika Bumi dalam bentuknya yang sekarang telah ada selama 4,7 miliar tahun, maka seluruh tata surya (termasuk Matahari) dalam bentuknya yang sekarang dapat dianggap telah ada selama 4,7 miliar tahun.

Referensi

1. Levitan E. P. Astrofisika untuk anak sekolah. Sebuah manual untuk siswa. M.: “Pencerahan”, 1997.

“Bintang-bintang bersinar; fakta observasi paling sederhana ini segera mengarah pada kesimpulan bahwa mereka harus berevolusi." R.L.Seare, R.R.Brownlee

Tujuan: menganalisis informasi gagasan modern tentang asal usul dan evolusi Matahari dan bintang. Tujuan: mengetahui sumber utama energi surya

Apa itu Matahari? Hal pertama yang terlintas dalam pikiran adalah matahari - sumber cahaya, kehangatan dan kenyamanan, yang tanpanya kehidupan di Bumi tidak akan mungkin terjadi.

1. Seberapa besar energi Matahari dan bintang? Untuk menjawab semua pertanyaan tersebut, digunakan pendekatan energi.

“Suatu ketika, di suatu tempat di bumi, seberkas sinar matahari jatuh, namun tidak jatuh di tanah tandus, ia jatuh pada sebilah tunas gandum yang hijau, atau, lebih baik dikatakan, pada butiran klorofil. ia padam, tidak lagi ringan, tetapi tidak hilang... Dalam satu atau lain bentuk, ia menjadi bagian dari roti yang menjadi makanan bagi kita. Ia diubah menjadi otot kita, menjadi saraf kita... Makanan berfungsi sebagai sumber kekuatan dalam tubuh kita hanya karena tidak lain adalah sekaleng sinar matahari..." K. A. Timiryazev

1. Sarana apa yang kita miliki untuk mempelajari Matahari dan bintang-bintang? 2. Dari manakah energi Matahari dan bintang berasal?

Metode untuk menentukan usia Matahari adalah yang pertama diusulkan, berdasarkan perhitungan hipotesis peluruhan radioaktif.

Reaksi nuklir merupakan energi utama yang penting bagi Matahari kita dan banyak bintang lainnya. Dalam “tungku” besar dan kuat yang beroperasi di kedalaman Matahari dan bintang-bintang, hidrogen berfungsi sebagai “bahan bakar”, dan sebagai hasil dari “pembakaran” helium diperoleh.

Di Matahari kita, seperti yang telah kami katakan, reaksi sintesis helium dari hidrogen terjadi, dan ini terjadi pada pertengahan tahap keberadaannya. Oleh karena itu, untuk menentukan umurnya, perlu diukur kandungan relatif hidrogen dan helium di dalamnya.

5. Penentuan komposisi dan umur Matahari dan bintang Analisis spektral didasarkan pada fakta bahwa setiap zat dapat dibedakan dari zat lain berdasarkan spektrum radiasinya.

Para astronom dengan suara bulat setuju bahwa seluruh tata surya - baik Matahari maupun planet-planet - terbentuk sebagai hasil dari proses yang sama. Dengan kata lain, jika Bumi dalam bentuknya yang sekarang telah ada selama 4,7 miliar tahun, maka seluruh tata surya (termasuk Matahari) dalam bentuknya yang sekarang dapat dianggap telah ada selama 4,7 miliar tahun.

Umat manusia tidak dapat membayangkan hidup tanpa cahaya paling terang yang terlihat oleh kita. Mengapa, “tidak dapat membayangkan kehidupan”? Tanpa sinar matahari, planet kita pasti tidak akan berpenghuni. Memang hingga saat ini bintang kita merupakan sumber energi utama di Bumi.

Penentuan usia Matahari secara relatif baru-baru ini dapat ditentukan secara akurat dengan munculnya komputer super canggih. Tidak ada seorang pun yang dapat secara andal menunjukkan usia bintang tersebut, namun berdasarkan data pemodelan komputer, bintang itu sendiri berusia sekitar empat setengah miliar tahun. Ahli astrofisika percaya bahwa ini sama sekali bukan usia lanjut bagi sebuah benda kosmik. Dipercaya bahwa bintang-bintang yang jenis dan massanya mirip dengan Matahari kita memiliki siklus hidup sepuluh miliar tahun, dan jika demikian, maka pusat sistem planet kita berada pada puncak perkembangannya, hampir persis di tengah-tengah.

Nasib Matahari selanjutnya

Tentu saja, tidak ada gunanya kita melihat sejauh itu, namun tetap menarik apa yang akan terjadi ketika siklus hidup Matahari berakhir. Para astronom dan astrofisikawan yang cermat mempunyai pertimbangan tertentu dalam hal ini.

Saat ini, konversi hidrogen menjadi helium melalui reaksi termonuklir sedang aktif terjadi di inti bintang. Setiap detik, sekitar 4 juta ton zat berbeda selama bencana alam fisik dan kimia ini diubah menjadi energi radiasi, yang sebenarnya “memberi makan” semua planet di dekatnya, termasuk Bumi kita.

Proses reaksi termonuklir terjadi sedemikian rupa sehingga ketika jumlah hidrogen berkurang, suhu Matahari terus meningkat dan bersinar semakin terang. Hal ini tentu saja tidak terlihat oleh kita, namun para ilmuwan mengatakan bahwa dalam waktu sekitar satu miliar tahun, sebuah bintang bernama Matahari akan terbakar lebih dari 10 kali lebih terang. Oleh karena itu, suhu di Bumi juga akan meningkat. Beberapa ilmuwan berpendapat bahwa dalam waktu satu miliar tahun, kehidupan di bumi akan berhenti sama sekali, kecuali mungkin di kedalaman laut dan di bawah lapisan es kutub. Akhirnya, semua bentuk kehidupan di Bumi akan lenyap dalam waktu sekitar 8 miliar tahun - Matahari akan menjadi lebih terang pada suhu 40C di permukaan planet kita, air akan menguap sepenuhnya dan keberadaan materi hidup menjadi tidak mungkin. Bumi akan berubah menjadi mirip dengan Venus saat ini, dan dalam beberapa miliar tahun lagi bumi akan diserap seluruhnya oleh Matahari, yang akan “mengembang” sebanyak 256 kali.

Ini adalah berita yang menyedihkan. Kita hanya bisa berharap bahwa dalam satu miliar tahun, tingkat peradaban kita akan mencapai tingkat sedemikian rupa sehingga umat manusia mampu mengatasi bencana ini.

Semua orang memahami bahwa tanpa matahari kehidupan di Bumi tidak mungkin terjadi. Meskipun ini bukan hanya tentang dia, tetapi juga tentang lokasi optimal planet kita dari Matahari. Namun hal ini tidak meremehkan pentingnya benda angkasa, yang memberi kita kehangatan yang vital. Apa itu matahari? Mengapa “panas”?

Apa itu matahari?

Tidak mungkin mempelajari Matahari secara langsung. Tidak mungkin mengirim pesawat luar angkasa ke Matahari untuk mempelajari, mengambil sampel, dan kemudian mempelajarinya. Oleh karena itu, pengetahuan kita tentang matahari didasarkan pada perhitungan teoritis. Meskipun dikatakan tentang Matahari bahwa ia “terbakar”, ini hanyalah sebuah terjemahan dalam bahasa sederhana dari proses kompleks yang terjadi di Matahari. Karena ruang hampa, pembakaran dalam arti kata biasa tidak mungkin terjadi.

Pengamatan membantu menentukan massa, komposisi, radius dan suhu Matahari. Berkat data tambahan, diketahui bahwa selama miliaran tahun, luminositas Matahari hampir tidak berubah. Disimpulkan bahwa reaksi termonuklir terjadi di Matahari. Suhu di dalam matahari mencapai 20 juta derajat. Pada suhu ini, hidrogen yang menyusun Matahari diubah menjadi helium: empat atom hidrogen melebur menjadi satu atom helium. Proses inilah yang menyebabkan pelepasan energi dalam jumlah besar, sebagian kecilnya diterima planet Bumi untuk mendukung kehidupan di dalamnya. Foto di bawah menunjukkan proses termonuklir di Matahari.

Apakah Matahari kita termasuk bintang atau planet?

Dalam kronik Rusia kuno, Matahari adalah sebuah planet (karena alasan obyektif, jelas mengapa mereka berpikir demikian). Berikut ciri-ciri planet sebagai benda langit:

- planet ini memiliki kepadatan tertentu;
- planet berputar mengelilingi porosnya sendiri dan mengelilingi bintang;
- planet ini cukup besar untuk memiliki bentuk bulat karena gravitasinya, namun tidak cukup besar untuk memicu reaksi termonuklir, seperti Matahari;
- komposisi kimia planet seperti Bumi mengandung besi, aluminium, silikon, titanium, magnesium dan senyawa sejenis lainnya dalam jumlah besar. Gas merupakan minoritas.

Meskipun Matahari berputar pada porosnya, yang sulit dilacak

- tidak berputar mengelilingi bintang lain seperti planet;
- Komposisi bintang didominasi oleh gas hidrogen dan helium. Di Matahari, lebih dari 73% adalah hidrogen, hampir 25% adalah helium, 2% sisanya adalah gas lain dan beberapa logam.

Jelas dari segalanya bahwa Matahari adalah sebuah bintang.

Berapa lama Matahari akan bertahan?

Karena segala sesuatu di alam semesta mati dan dilahirkan kembali, pertanyaan logisnya adalah kapan Matahari akan padam, jika tentu saja padam? Atau sebaliknya, bisakah meledak?

Mereka pernah mengatakan bahwa cadangan bahan bakar Matahari akan bertahan selama 5-6 miliar tahun lagi, dan kemudian akan mulai berubah menjadi bintang merah raksasa. Karena itu, jutaan gas panas akan menguap ke tata surya dan menjauhkan Bumi dari Matahari. Hal ini tampaknya tidak boleh menimbulkan bencana. Namun perhitungan lain hanya menghasilkan 1 miliar tahun. Waktu akan membuktikan siapa yang benar dan siapa yang salah, namun umat manusia tidak mungkin mencatat kebenarannya.

Apa yang terjadi jika Matahari padam? Pada minggu pertama, suhu akan turun di bawah 17 derajat Celcius. Dalam setahun, suhu bumi akan minus 40. Fotosintesis akan terhenti. Tidak akan ada dasar bagi kelangsungan hidup umat manusia. Dalam satu juta tahun, suhu akan stabil pada minus 160 derajat. Beberapa mikroorganisme akan mampu bertahan hidup, namun manusia tidak.

Mengenai ledakan Matahari, hal ini baru bisa terjadi setelah 6 ribu tahun. Selama 11 tahun terakhir, suhu inti matahari meningkat dua kali lipat. Jika tren ini terus berlanjut, Matahari akan meledak sebelum kemungkinan punah.

Haruskah kita khawatir suatu hari nanti Matahari akan padam atau meledak? Tidak layak. Pertama, kita tidak akan hidup untuk melihatnya, dan kedua, segala sesuatu lahir pada suatu saat, menjalani jalur kehidupannya, dan kemudian meninggal atau mati.

Manusia memiliki siklus hidup satu orang dalam waktu seratus tahun, sedangkan bintang memiliki siklus yang memakan waktu milyaran tahun.

Matahari berada pada tahap siklus hidupnya yang mana? Foto di bawah ini menunjukkan seperti apa siklus hidup bintang secara umum.

Karena Matahari kita adalah sebuah bintang, ia juga harus melalui siklus ini. Matahari kita sekarang berada pada tahap katai kuning. Tahap selanjutnya adalah nebula atau raksasa merah, lalu supernova dan seterusnya. Apa sebenarnya yang akan terjadi pada Matahari kita, hanya waktu yang akan menjawabnya. Dan itu bukan untuk kami...

Saat ini, kita hanya bisa mempelajari Alam Semesta sambil mengagumi kehebatannya.