Merkür'ün yörüngesini analiz eden bilim insanları, Güneş'in kütlesini kaybetme hızını belirledi. Bu, türünün ilk gözlemsel çalışmasıdır. Daha önce Güneş'in kütle kaybı oranına ilişkin tahminler yalnızca teorikti.

Ev yıldızımız, Evrendeki diğer birçok yıldız gibi sürekli olarak kütle kaybediyor. Kredi: NASA/SDO.

Bilim adamları çalışmaları için Merkür'ün yörüngesini seçtiler. Bu, Merkür'ün yörüngesinin bu tür değişikliklere son derece duyarlı olmasıyla açıklanmaktadır. " Merkür, Güneş'ten kaynaklanan kütle kaybını değerlendirmek için uygun bir nesnedir çünkü yörüngesi, yıldızımızın kütleçekimsel etkisine ve aktivitesine karşı çok hassastır." — Yeni çalışmanın başyazarı, NASA'nın Goddard Uzay Uçuş Merkezi'nden Antonio Genova şöyle konuştu:Üstelik Merkür'ün yörüngesinde uzun süredir NASA otomatik gezegenlerarası istasyon (AIS)« Güneş'e en yakın gezegen hakkında insanlara paha biçilmez bilimsel veriler aktaran Messenger”. Bu uzay aracından elde edilen Merkür'ün yörüngesine ilişkin veriler, araştırmacıların hesaplamalarında kullanıldı.

Araştırma ilginç bir olguya dayanıyor. Güneş sistemindeki gezegenlerin yörüngelerinin zamanla genişlediği biliniyor. Bunun nedeni, yıldızımızın giderek kütle kaybetmesi ve yerçekimi etkisinin zayıflamasıdır.Bilim insanları, Merkür'ün hareketini analiz ederek ve güneş sistemindeki nesnelerin çekimsel etkisinin bu hareket üzerindeki katkılarını ve bunu etkileyen diğer faktörleri hesaba katarak, Güneş'in kütle kaybı nedeniyle gezegenin yörüngesinin genişleyeceğini tahmin edebildiler. Bu verilere dayanarak yıldızımızın hangi oranda kütle kaybettiği ortaya çıktı.

Çalışmanın sonuçları teorik hesaplamalara oldukça yakın olup aynı zamanda bunların netleşmesine de yardımcı olmuştur. Yeni verilerin teorik hesaplamalardan biraz daha küçük olduğu ancak daha az belirsizliğe sahip olduğu ortaya çıktı. Yani Güneş'in kütle kaybı oranı, 10 milyar yıl boyunca orijinal kütlesinin yaklaşık yüzde biri kadardır. Bu, yıldızımızın çekim etkisini o kadar zayıflatmaya yeterlidir ki, Güneş Sistemi'ndeki gezegenlerin yörüngeleri, astronomik birim başına yılda 1,5 santimetre oranında genişlemeye başlar. Bu oldukça küçük bir değerdir ve böyle bir genişlemenin örneğin gezegenlerin yüzeylerinin veya atmosferlerinin fiziksel koşulları üzerinde neredeyse hiçbir etkisi yoktur.

Peki Güneş kütlesini nasıl kaybediyor? Bu esas olarak yıldızın çekirdeğindeki termonükleer reaksiyonların ve güneş rüzgarının yardımıyla gerçekleşir. Bir yıldızın çekirdeğinde bir helyum atomunun protonlardan ve elektronlardan füzyonunun termonükleer bir reaksiyonu meydana geldiğinde, helyum ve proton kütleleri arasındaki fark, helyumun kinetik enerjisine ve elektron nötrinolarının enerjisine dönüştürülür. Güneş rüzgarı, Güneş'ten 300-1200 km/s hızla gelen parçacıkların (çoğunlukla iyonların) akışıdır. Ancak sadece Güneş kütle kaybetmekle kalmıyor, Evrendeki diğer yıldızlar da "bunu yapıyor" ve bunların en büyüğü, bir Dünya yılında Dünya'nın kütlesini binlerce kez aşan bir kütle kaybedebilir.

Güneş bir madeni paradır,” diye homurdandı cimri adam.
Hayır, kızartma tavası! - obur ağladı.
Fırıncı, "Hayır, bu bir somun" dedi.
Pusula,” dedi denizci inançla.
Gökbilimci, güneşin bir yıldız olduğunu duyurdu.
İyi bir kalp - hayalperest karar verdi.

Ders: Enerji kaynakları ve iç yapısı.

Hedef: Güneş'ten gelen enerjinin kaynağını, termonükleer reaksiyonları (proton-proton döngüsü) ve yıldızların iç yapısını düşünün.

Görevler :
1. eğitici: Kavramları tanıtın: Sıcak plazma topu olarak Güneş, termonükleer reaksiyon, kütle hatası, proton-proton döngüsü. Temel fiziksel ve matematiksel kavramları kullanarak Güneş'in iç yapısının parametrelerini hesaplama olasılığını düşünün. Heliosismoloji hakkında fikir verin.
2. Eğitici: Doğadaki neden-sonuç ilişkileri hakkında fikir oluşumunu teşvik etmek (bir olaylar zincirini dikkate alma örneğini kullanarak - hidrojen atomlarının çekirdeklerinin Güneş'in derinliklerindeki helyum atomlarının çekirdeklerine dönüşümünden) Dünyanın Güneş'in ışığı ve ısısıyla aydınlatılması ve ısıtılması). Güneş'in milyarlarca yıl boyunca aynı parlaklığa sahip olacağını vurgulayın. Güneş enerjisi kaynaklarının gizemini çözme örneğini kullanarak dünyanın bilişini ve yasalarını gösterin. Güneşteki helyumun ve güneş enerjisinin termonükleer kaynağının keşfinin bilimsel ve teknolojik ilerleme açısından muazzam pratik önemini vurgulayın.
3. Gelişimsel: Dersin konusundaki ana konuyu vurgulayın: Gezegenler ve uyduları, asteroitler ve kuyruklu yıldızlardan farklı olarak Güneş, öğrencilerin ilgisini ilgili problem durumlarına çekmek için ışık ve ısı yayan, kendinden aydınlatmalı bir gök cismidir. Güneş enerjisi kaynakları örneğini kullanarak, mikro ve makrokozmos olguları arasındaki ayrılmaz bağlantıyı gösterin.

Bilmek:
Seviye I(standart) - Güneş'in tükenmez enerjisinin kaynağı, iç yapısı hakkında fikir sahibi olun.
II seviye- Güneş'in tükenmez enerjisinin kaynağı, iç yapısı ve enerjiyi derinliklerden yüzeye aktarma yöntemleri hakkında fikir sahibi olmak.
Şunları yapabilmek:
Seviye I(standart) - Einstein'ın formülünü kullanarak enerji hesaplamaları yapın.
II seviye- Einstein formülünü, derinlikle birlikte yaklaşık basınç ve sıcaklık parametrelerini kullanarak enerji hesaplamaları yapın.

Teçhizat: Tablolar: Güneş, Güneş'in yapısı. Termonükleer reaksiyonun şeması. CD - "Kırmızı Shift 5.1". PKZN. Güneş'in tükenmez enerjisinin kaynağı, iç yapısı hakkında fikir sahibi olmak için TsOR'dan grafikler (aşağıda). Güneş'in tükenmez enerjisinin kaynağı, iç yapısı ve enerjiyi içten yüzeye aktarma yöntemleri hakkında fikir sahibi olur.

Disiplinlerarası bağlantılar: fizik (termonükleer reaksiyonlar, temel parçacıklar, kütle kusuru, helyumun atom fiziğindeki rolü, atomların iyonlaşması vb.), kimya (Mendeleev'in periyodik tablosunun elemanları - hidrojen ve helyum, a.m.u.), matematik (çözmek için gerekli hesaplamalar) görevler).

Ders ilerlemesi:

BEN Öğrenci anketi.

II Yeni malzeme

1. Güneş enerjisinin kaynağı.
L mi yayar? =3,876 . 10 26 J/s - çok büyük enerji kayıpları. Korunum kanunu →enerjinin yenilendiği yerden radyasyona dönüşür.
1931'de Hans Albrecht Bethe yıldızlardaki enerjinin kaynağının nükleer füzyon olduğunu belirtir. 1937'de termonükleer reaksiyonu keşfetti ve 1939'da "Yıldızlarda Enerji Üretimi" çalışmasında, helyum sentezine yol açan bir nükleer reaksiyon zinciri (döngüsü) bularak yıldızların içindeki nükleer süreçlere ilişkin niceliksel bir teori oluşturdu. (Nob. ödüllü).
Güneşin (yıldızların) içinde H iyonize edilir - yani. proton çekirdekleri 1 1 N şeklindedir. Çok yüksek hızlarda (T>10 milyon K'da) hareket eden protonlar, elektriksel itme kuvvetlerinin üstesinden gelerek birbirlerine biraz yaklaşırlar, böylece nükleer kuvvetler devreye girer ve bir reaksiyon (termonükleer) başlar. Enerjinin serbest bırakılmasıyla. Güneş'te bu türden iki grup termonükleer reaksiyon mümkündür: proton-proton (hidrojen) döngüsü ve karbon döngüsü (Bethe döngüsü). Proton-proton döngüsünün Güneş'te hakim olması muhtemeldir: 1 Н+ 1 Н→ 2 D+e + +ν (pozitron + nötrino + döteryum +).
2 2,2 MeV D+ 1 H> 3 He+γ (gamma kuantum+trityum+).
3 5,5 MeV He+ 3 He→ 4 He+ 1 H+ 1 H
(helyum + proton + proton + 12,8 MeV) ve hepsi tekrar, yani. Güneşin (yıldızların) içinde hidrojen yanar ve helyuma dönüşür (4 1 H çekirdeğinden 4 He çekirdeği oluşur).

Bu muazzam bir enerji açığa çıkarır. Örneğin 1 gram hidrojenin “yanması” sırasında açığa çıkan enerjiyi hesaplayalım.

Çünkü M? =2. 10 30 kg, sonra H 150 milyar yıl daha yanacak, ancak merkezde sadece 0,1M yanacak mı? dolayısıyla Güneş yaklaşık 5-7 milyar yıl daha yanmaya devam edecek. Her türlü radyasyon her saniyede ~4 milyon ton civarında taşınmaktadır. Açığa çıkan enerji, tüm dünyanın haftalık elektrik üretimini aşıyor ve deprem ve kasırgaların enerjisiyle karşılaştırılabilecek düzeyde. - Termonükleer bir reaksiyon sırasında ortaya çıkan temel bir parçacık, yıldızlara ve gezegenlere serbestçe nüfuz eder. Nötrino teleskoplarını (yer altı, su üstü) kullanarak bunları kaydederek Güneş'in içine “bakabilirsiniz”. Nötrino teleskopları Homestake madeninde (Güney Dakota, ABD), Japonya'da (Kamiokande sistemi), Baykal Gölü'nde ve diğerlerinde mevcuttur. 2001 yılında Sudbury Nötrino Gözlemevi, üç tür güneş nötrinosunu doğrudan tespit etti ve bunların toplam akışının standart güneş modeliyle tutarlı olduğunu gösterdi. Aynı zamanda Dünya'ya ulaşan nötrinoların yalnızca üçte birinin elektron olduğu ortaya çıktı. Bu miktar, elektron nötrinolarının hem vakumda (aslında “nötrino salınımları”) hem de güneş maddesinde (“Mikheev-Smirnov-Wolfenstein etkisi”) başka bir neslin nötrinolarına geçişini öngören teori ile tutarlıdır. Böylece güneş nötrinoları sorunu artık görünüşe göre çözülmüş durumda.

2. Güneş'in iç yapısı.

Ek olarak: Güneş tamamen hidrojenden oluşsaydı ve hidrojenin tamamı helyuma dönüşseydi ne kadar enerji açığa çıkar olurdu? Güneş'in mevcut parlaklığını korumaya yetecek kadar hidrojen kaç yıl olacaktır? (Çözüm. 1 kg hidrojenin "yanması" sırasında yaklaşık 6,3 10 14 J açığa çıkar. Güneş'in kütlesi 2 10 30 kg'dır. Güneş'in tamamen hidrojenden oluştuğunu varsayarsak bu miktarın yanması Hidrojen 12,6 10 44 J açığa çıkaracaktır. Güneş her yıl yaklaşık 12,6 10 33 J yayar. Bu nedenle, Güneş'in mevcut parlaklığını korumak için hidrojen 10 11 yıl boyunca yeterli olacaktır (Açıkçası mevcut parlaklığı korumak için gereken gerçek süre) Güneşin değeri elde edilen değerden küçük olmalıdır).

Değiştirildi 10.01.2010 yıl

Ders 3/20

detaylı sunum

Ders: Güneşin enerji kaynakları ve iç yapısı.

Ders ilerlemesi:

BEN Öğrenci anketi.

II Yeni malzeme.

1. Güneş enerjisinin kaynağı.

Lʘ=3,876 yayar . 1026 J/s çok büyük bir enerji kaybıdır. Koruma kanunu → Enerji nereden yenileniyor, radyasyona dönüşüyor?.

1931'de Hans Albrecht Bethe yıldızlardaki enerjinin kaynağının nükleer füzyon olduğunu belirtir. 1937'de termonükleer reaksiyonu keşfetti ve 1939'da "Yıldızlarda Enerji Üretimi" çalışmasında, helyum sentezine yol açan bir nükleer reaksiyon zinciri (döngüsü) bularak yıldızların içindeki nükleer süreçlere ilişkin niceliksel bir teori oluşturdu.

Zincir (döngü) proton-proton (başka döngüler olmasına rağmen):

1 Н+1Н→2D+е++ν 1 Н+ 1 Н→ 2 D+e + +ν (pozitron + nötrino + döteryum +).

2 D+1H>3He+γ D+ 1 H> 3 He+γ (gamma kuantum+trityum+).

3 He+3He→4He+1H+1H(helyum+proton+proton+ 12,8 MeV)

Bu muazzam bir enerji açığa çıkarır. Hidrojenin "yanması" sırasındaki enerji salınımını formüller kullanarak hesaplamak mümkündür.

Mʘ = 2,1030 kg olduğundan H 150 milyar yıl daha yanacak, ancak merkezde yalnızca 0,1 Mʘ yanacak, dolayısıyla Güneş yaklaşık 5-7 milyar yıl daha yanmaya devam edecek. Her türlü radyasyon her saniyede ~4 milyon ton civarında taşınmaktadır.

Çünkü M? =2. 10 30 kg, sonra H 150 milyar yıl daha yanacak, ancak merkezde sadece 0,1M yanacak mı? dolayısıyla Güneş yaklaşık 5-7 milyar yıl daha yanmaya devam edecek. Her türlü radyasyon her saniyede ~4 milyon ton civarında taşınmaktadır. Açığa çıkan enerji, tüm dünyanın haftalık elektrik üretimini aşıyor ve deprem ve kasırgaların enerjisiyle karşılaştırılabilecek düzeyde. - Termonükleer bir reaksiyon sırasında ortaya çıkan temel bir parçacık, yıldızlara ve gezegenlere serbestçe nüfuz eder. Nötrino teleskoplarını (yer altı, su üstü) kullanarak bunları kaydederek Güneş'in içine “bakabilirsiniz”.

2. Güneş'in iç yapısı.

3. Malzemenin sabitlenmesi

1. Görev: Güneş 1 dakikada ne kadar kilo kaybeder?

2. Görev: Göle hangi enerji giriyor? Sandy, 1,2 metrekare alana sahip. km, açık havada 1 dakika boyunca, Güneş'in ufuktan yüksekliği 45o ise ve güneş enerjisinin %80'i atmosferden geçiyorsa? Güneş ne ​​zaman bu yükseklikte?

3. Görev: Bir parlamada açığa çıkan enerji miktarını, bir megaton bombanın (410 J) patlamasında açığa çıkan enerji miktarıyla karşılaştırın.

III. Sonuç olarak

1. Güneş tükenmez enerji kaynağını nereden alıyor?

2. Proton-proton döngüsü nedir?

3. Güneş'in yaydığı enerjinin kütle kusuru nasıl hesaplanır?

4.Güneş'in iç yapısı nedir?

5. İç mekandan yüzeye enerji aktarımı nasıl gerçekleşir?

6. Sınıflar.

Evde: §20, sorular s. 122, PR No. 6

Ek olarak: Güneş tamamen hidrojenden oluşsaydı ve hidrojenin tamamı helyuma dönüşseydi ne kadar enerji açığa çıkar olurdu? Güneş'in mevcut parlaklığını korumaya yetecek kadar hidrojen kaç yıl olacaktır?