Күн жүйесі. Күн энергиясының табиғаты

Күн жүйесі – күннен, жұлдызды айналатын тоғыз планетадан тұрады. Күн жүйесінің планеталары өз кезегінде алып планеталарға, үлкен планеталарға, планеталардың серігіне және шағын денелерге бөлінеді. Сондай-ақ, күн жүйесіне түрлі мерзімділікпен кометалар жақындап тұрады.

Күн жүйесінде қазір 8 планета бар. Бұндай шешімді 2006 жылдың 24 тамызында Прагада өткен Халықаралық астрономиялық кеңестің 26-шы Ассамблееясында қабылданған.

Планеталардың арасында ғаламшардың ақыл-есті өкілдері тұратын жүйеде болуы тиісті тәртіп орнады.

Күн жүйесін зерттеу өте ұзаққа созылатын шаруа. Күн жүйесінің қанша құпиясы бар екендігін, қаншама жаңалықтар ашылатындығын ешкім толық айта білмейді. Құпиялардың тағы бірі әлі ұзақ уақыттай ашылмай қала бермек, қалай дегенмен де Күн жүйесіндегі Жер планетасында тіршілік қалай пайда болған, басқа планеталарда тіршілік атаулы болды ма? Әлі күнге дейін бұл жөнінде тек теориялар ғана.

 

 

3.1-сурет. Күн жүйесі – оның құрамы

 

Күн қатты қызған газ тәрізді заттан тұратын, Жерден ~1.5∙10⁸ км. қашықтағы космостық дене болып табылады.

Күн радиациясы – бұл экологиялық таза энергияның сарқылмас жаңғыртылатын көзі. Күн сәулесі ағынының қуаты 4∙10²³ кВт құрайды. Күннің химиялық құрамы: 81,76 % сутегі, 18,14% гелий және 0.1% азот.

 

Күннің ішінде үздіксіз термоядролық реакция жүріп жатады және әр секунд сайын 4 млрд. кг материя космостық кеңістікке әртүрлі жиіліктегі электромагнитті толқын түрінде энергиясын таралады.

Элементтердің барлық атомдары дерлік иондалған, плазма күйінде болады.

Плазма – газ, иондалған атом мен молекулалардан 10% кем емес. Яғни, плазма иондардың, электрондар мен бейтарап атомдардың немесе молекулалардың қоспасы болып табылады. Газдың мұндай күйі, яғни плазмалық күйі Цельсий бойынша ондаған мың немесе одан да жоғары температурада пайда болады.

Термоядролық реакциялар, Күн қойнауының жоғары температурасында өтетін ядролық реакцияларды солай атаймыз, олар қарқындылығы жоғары гравитациялық күштермен ұсталатын, сутекті-гелилі плазма ортасында өтеді.

Жер жағдайында плазмадағы термоядролық реакцияларды алу үшін ғалымдар күші жеткілікті болатын магнитті өрістің көмегімен шағын көлемде ұстауға бар күштерін жұмсауда.

Орталық аймағында сутектің тығыздығы 100 г/см³, ал температурасы Т=13∙10⁶ К болатын Күн жағдайында ядролық синтез есебінен, нақты айтқанда, төрт протонның Н гелийге ⁴Не₂, екі позитрон мен екі нейтриноға түрлену есебінен энергия бөлінуі.

Осы аймақтың шегінде температура 5000 К дейін төмендейді, ал тығыздығы – 10^-5 кг/м³. Конвективті аймақтың жоғарғы қабаты фотосфера деп аталады [19,24,25].

Фотосфераның шекаралары тығыздығының төмендігіне (~10^-4 теңіз деңгейіндегі ауаның тығыздығы) қарамастан нақты айқындалған. Ол айтарлықтай мөлдір емес, өйткені оны құрайтын газдар қатты иондалған және үздіксіз спектрде сәулеленуді жұтуға және шығаруға қабілетті.

Фотосфера көбінесе күн сәулесін шығару көзі болып табылады. Фотосферадан тысқары Күн атмосферасы мөлдір деуге болады және оны толық күн тұтылу кезінде немесе күн дискін көлегейлейтін арнайы құралдар арқылы бақылауға болады. Фотосфераның үстіңгі жағында қайтымды қабат аталатын, қалыңдығы бірнеше жүздеген километрге созылған барынша салқын газ қабаты бар. Одан жоғарырақ ~10000 км. қалыңдықтағы хромосфера аталатынқабат орналасқан. Бұл газ тәрізді қабат, температурасы фотосфераға қарағанда әлденеше есе жоғары және тығыздығы біршама төмен. Орталықтан әріректе тығыздығы өте төмен және (10^б К) температурасы жоғары тәж орналасқан.

Күннің ішінде секундына 4 млрд/кг материяны энергияға айналдырып отыратын, және де сутегін гелийге айналдыратын термоядролық тектесулер жүреді. Ондағы атомдық элменттердің көпшілігі иондалған күйде, ал күннің заттектері плазма күйінде болады.

Плазма – ол молекулалары мен атомдары 10% кем емес шамадағы иондалған газ. Демек, плазма – иондардың, электрондардың, бейтарап атомдардың қоспасы болып табылады. Газдың, яғни плазманың бұл күйі он мыңнан аса Цельсий градуста болуы керек.

Термоядролық тектесу – Күн қайнарындағы жүретін ыстықтығы жоғарғы ядролық реакция ол күннің сутегі мен гелий плазмасының ортасында жүреді, ол гравитациялық күшпен үлкен қарқындылықты ұстап тұрады. Жерде ғалымдар плазмада термоядролық тектесуді алу мақсатында үлкен жұмыстар атқаруда, ол үшін плазманың маңызын үлкен магниттік өрісте жеткілікті үлкен күшпен ұстап тұру қажет.

Күннің орталық аймағында сутегінің тығыздығы 100 г/м³, ал ыстықтығы Т=13 10⁶ К одан бөлінетін энергия ядролық синтездің әсерінен жүреді: төрт протон сутегінің, гелий ядросында түрленуінен 4 Не₂ – екі позитрон, екі нейтринодан тұрады.

 

 

 

3.3-сурет. Күннің ішкі құрылысының сұлбасы

 

Бұл ортаның шегінде ыстық 5000 К дейін түседі, ал тығыздығы 10^-5 кг/м³-ке тең. Ағындық ортаның жоғары қабаты фотосфера деп аталады. Тығыздығының төмендігіне қарамастан фотосфераның шекарасы айқын байқалады. Бұл орта түссіз, себебі оның құрамындағы газдар қатты иондалған және үздіксіздік спектр сәулелерді шығаруға, жұтуға қабілетті [9, 11, 24, 25].

Фотосфера аймағы күн сәулесінің қайнар көзі болып табылады. Фотосфераның шегі атмосфераға қарағанда түссіз сияқты, оны күн тұтылу кезінде тексеруге немесе күннің көзі бұлтқа жасырынғанда арнаулы құралмен байқауға болады. Фотосфераның үстінде қалыңдығы бірнеше жүз километр болатын аймақты айналымдық қабат деп аталатын суық газдардан тұратын қабат аймағы алып жатыр. Одан жоғары қалыңдағы – 10000 км болатын аймақта хромосфера деп аталатын қабаты орналасқан. Бұл ыстықтығы жоғары газ тәрізді қабат, фотосферамен салыстырғанда тығыздығы төмен. Оның жоғарғы бетінде тығыздығы жоғары, ыстықтығы 10⁶ К болатын тәжі қабаты алып тұрады.