2 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Больше воздуха и солнца

Сравнение размеров Солнца и Земли

Для некоторых астрономических расчетов нужно знать, во сколько раз Солнце больше Земли. И на самом ли деле светило больше нашей планеты? Ведь мы видим его на небе в виде небольшого шарика.

Размер Земли и Солнца

Вес самой большой звезды в Солнечной системе составляет 2 октлн т (октиллион — число с 27 нулями по «короткой» шкале степеней тысячи, принятой в большинстве стран мира), и это составляет примерно 99,87% общей массы последней.

Земля весит намного меньше — 6 скстлн т (секстиллионов, это 10 в 21 степени по той же шкале). Простой расчет показывает: Солнце тяжелее нашей планеты в 333 тыс. раз.

Для измерения веса крупных космических объектов используются не тонны, а соответствующий параметр нашего светила — солнечная масса. Например, массивные звезды могут весить 5-10 солнечных масс, а супермассивные черные дыры — до сотни миллионов этих единиц.

Масса Солнца постепенно уменьшается из-за 2 специфических процессов, происходящих внутри него:

  • в ядре непрерывно проходят реакции по преобразованию атомов водорода в гелий — это и есть ощущаемое нами тепло, и выделение энергии сопровождается потерей веса светила;
  • солнечный ветер систематически выдувает из звезды во внешний космос электроны и протоны.

Второй процесс хорошо знаком ученым — было даже снято видео, как это происходит.

Диаметры объектов

Земля, имеющая средний радиус 6371 км, меньше даже одного солнечного ядра. Если сравнивать диаметры этих 2 объектов, по экваториальной оси Солнца можно расположить 109 наших планет.

Эти размеры центрального объекта Солнечной системы составляют:

  • диаметр — около 1,391 млн км;
  • радиус — около 695,5 тыс км.

При этом в сравнении с другими звездными телами наш желтый карлик считается относительно небольшим. Например, он меньше Альфа Ориона, красного супергиганта Бетельгейзе, в 1000 раз, а одной из звезд созвездия Большого Пса, красного гипергиганта VY, — в 2000 раз.

По аналогии с солнечной массой существует солнечный радиус — соотношение габаритов крупных астрономических объектов и нашего светила.

Сравнение гравитации

Солнце имеет наибольшую в своей системе гравитацию из-за своей массы — это значение в 28 раз выше земного.

Предмет массой 100 кг на солнечной поверхности весил бы 2,8 т. Для живых существ это явилось бы смертельным — их бы раздавило притяжением.

При этом сама звезда не сжимается — этому противостоят:

  • «кипящая температура»;
  • высокое давление;
  • проходящий внутри светила ядерный синтез.

Солнечная гравитация настолько сильна, что удерживает на своей орбите даже находящийся на расстоянии около 6 млрд км от звезды Плутон.

И если бы не Облако Оорта, которое обволакивает нашу систему со всех сторон, Солнце могло бы притягивать объекты, расположенные даже на расстоянии до 2 световых лет от него.

Объем светила и планеты

Чтобы заполнить объем Солнца (1,4 нониллиона куб. км, число с 30 нулями) объектами, равными по размеру нашей планете, потребуется примерно 1,3 млн таких тел.

Объем нашего желтого карлика — величина постоянная. Но только до того момента, пока светило не выработает все водородное топливо в своем ядре.

Затем звезда начнет расширяться, превращаясь в красного гиганта. Она увеличится настолько, что поглотит орбиту Меркурия, а затем Венеры, впоследствии максимально приблизившись к Земле, возможно, поглотив и ее. Такое положение дел будет сохраняться несколько миллионов лет, в течение которых Солнце будет больше своего теперешнего размера в 200 раз.

Затем звезда сожмется и сравнительно быстро превратится в белого карлика. Сейчас ученые спорят о том, какой небесный объект тогда станет больше — Солнце или Земля.

Почему в космосе холодно, если солнце горячее

Солнце находится на расстоянии около 150 миллионов километров от Земли, но мы можем чувствовать его тепло каждый день. Удивительно, как горящий объект издалека может излучать тепло на таком большом расстоянии.

Мы не говорим о температурах, которые едва регистрируют его присутствие. В 2019 году температура в Кувейте достигла 63 ° C под прямыми солнечными лучами. Если вы будете стоять при таких температурах в течение длительного периода, вы рискуете умереть от теплового удара.

Но больше всего озадачивает то, что космическое пространство остается холодным. Итак, почему пространство такое холодное, если солнце такое жаркое?

Чтобы понять это удивительное явление, важно сначала распознать разницу между двумя терминами, которые часто используются взаимозаменяемо: тепло и температура.

Роль тепла и температуры

Проще говоря, тепло — это энергия, хранящаяся внутри объекта, в то время как тепло или холодность этого объекта измеряется температурой. Таким образом, когда тепло передается объекту, его температура повышается. И происходит снижение значения температуры, когда тепло извлекается из объекта.

Эта передача тепла может происходить через три режима: проводимость, конвекция и излучение.

Теплопередача через проводимость происходит в твердых телах. Когда твердые частицы нагреваются, они начинают вибрировать и сталкиваться друг с другом, передавая тепло при этом от более горячих частиц к более холодным.

Теплопередача через конвекцию — явление, наблюдаемое в жидкостях и газах. Этот режим теплопередачи также происходит на поверхности между твердыми телами и жидкостями.

Когда жидкость нагревается, молекулы поднимаются вверх и переносят тепловую энергию вместе с ними. Комнатный обогреватель — лучший пример, демонстрирующий конвективный теплообмен.

Когда обогреватель нагревает окружающий воздух, температура воздуха будет повышаться, и воздух поднимется до верха комнаты. Присутствующий сверху холодный воздух вынужден двигаться вниз и нагреваться, создавая конвекционный ток.

Передача тепла посредством излучения — это процесс, при котором объект выделяет тепло в форме света. Все материалы излучают некоторое количество тепловой энергии в зависимости от их температуры.

При комнатной температуре все объекты, включая нас, людей, излучают тепло в виде инфракрасных волн. Из-за излучения тепловизионные камеры могут обнаруживать объекты даже ночью.

Читать еще:  Подземная часть здания

Чем горячее объект, тем больше он будет излучать. Солнце является отличным примером теплового излучения, которое переносит тепло через солнечную систему.

Теперь, когда вы знаете разницу между теплом и температурой, мы очень близки к тому, чтобы ответить на вопрос, поставленный в заголовке этой статьи.

Теперь мы знаем, что температура может влиять только на материю. Однако в космосе недостаточно частиц, и это почти полный вакуум и бесконечное пространство.

Это означает, что передача тепла неэффективна. Невозможно передать тепло посредством проводимости или конвекции.

Излучение остается единственной возможностью.

Когда солнечное тепло в форме излучения падает на объект, атомы, составляющие объект, начинают поглощать энергию. Эта энергия начинает двигаться атомы вибрировать и заставлять их производить в процессе тепло.

Однако с этим явлением происходит нечто интересное. Поскольку нет возможности проводить тепло, температура объектов в пространстве будет оставаться неизменной в течение длительного времени.

Горячие предметы остаются горячими, а холодные остаются холодными.

Но когда солнечные лучи попадают в земную атмосферу, появляется много материи для возбуждения. Следовательно, мы чувствуем излучение солнца как тепло.

Это естественно вызывает вопрос: Что произойдет, если мы поместим что-то вне атмосферы Земли?

Космическое пространство может с легкостью заморозить или сжечь вас

Когда объект находится за пределами земной атмосферы и при прямом солнечном свете, она будет нагрета до около 120°C. Объекты вокруг Земли, и в космическом пространстве, которые не получают прямых солнечных лучей находятся в пределах 10°C.

Температура 10°C обусловлена ​​нагревом некоторых молекул, покидающих земную атмосферу. Однако, если мы измерим температуру пустого пространства между небесными телами в космосе, это будет всего на 3 Кельвина выше абсолютного нуля.

Итак, главный вывод здесь заключается в том, что температуру Солнца можно почувствовать только в том случае, если есть материя, чтобы поглотить ее, в космосе почти нет материи, отсюда и холод.

Две стороны солнечного тепла

Мы знаем, что в затененных областях холодно. Лучшим примером является ночное время, когда температура снижается, так как в этой части Земли нет излучения.

Однако в космосе все немного по-другому. Да, объекты, которые скрыты от солнечного излучения, будут холоднее, чем пятна, которые получают солнечный свет, но разница довольно существенная.

Объект в космосе столкнется с двумя экстремальными температурами с двух сторон.

Давайте возьмем для примера Луну. Области, которые получают солнечный свет, нагреваются до 127°C, а темная сторона Луны будет при температуре замерзания -173°C.

Но почему земля не имеет таких же эффектов? Благодаря нашей атмосфере инфракрасные волны от солнца отражаются, и те, которые входят в атмосферу Земли, равномерно распределены.

Вот почему мы чувствуем постепенное изменение температуры, а не крайнюю жару или холод.

Другим примером, показывающим полярность температуры в космосе, является влияние солнца на солнечный зонд Parker. Солнечный зонд Parker — это программа НАСА, где зонд был отправлен в космос для изучения Солнца.

Солнечный зонд «Паркер»

В апреле 2019 года зонд находился всего в 15 миллионах миль от Солнца. Чтобы защитить себя, он использовал теплозащитный экран.

Температура теплового экрана, когда он был бомбардирован солнечным излучением, составляла 121°C, в то время как остальная часть зонда имела -150°C.

Космос — это лучший термос

Когда нагревать нечего, температура системы остается прежней. Это относится и к космосу. Солнечное излучение может проходить через него, но нет молекул или атомов, чтобы поглотить это тепло.

Даже когда скала нагревается выше 100°C излучением Солнца, пространство вокруг нее не будет поглощать никакой температуры по той же причине. Когда нет материи, передача температуры не происходит.

Следовательно, даже когда солнце излучает, пространство остается холодным как лед!

Почему небо голубое?

В ясный солнечный день небо над нами выглядит ярко-синим. Вечером закат окрашивает небосвод в красные, розовые и оранжевые цвета. Так почему же небо голубое и что делает закат красным?

Какого цвета солнце?

Конечно солнце желтое! Ответят все жители земли и с ними будут не соглашаться жители Луны.

С Земли Солнце кажется жёлтым. Но в космосе или на Луне, Солнце казалось бы нам белым. В космосе нет атмосферы, которая рассеивает солнечный свет.

На Земле часть коротких волн солнечного света (голубой и фиолетовый цвета) поглощаются рассеянием. Оставшаяся часть спектра выглядят жёлтым цветом.

И еще в космосе небо выглядит тёмным или чёрным вместо голубого. Это результат отсутствия атмосферы, следовательно свет никак не рассеивается.

Но если спросить о цвете солнца вечером. Иногда ответ будет солнце КРАСНОЕ. Но почему?

Почему солнце на закате красное?

Когда Солнце движется к закату, то солнечному свету приходится проходить большее расстояние в атмосфере, что бы достичь наблюдателя. Меньше прямого света доходит до наших глаз и Солнце кажется менее ярким.

Так как солнечному свету приходится проходить большие расстояния, то происходит большее рассеивание. Красная часть спектра солнечных лучей лучше проходит сквозь воздух, чем синяя. И мы видим красное солнце. Чем ниже Солнце опускается к горизонту, чем больше воздушная «лупа», через которую мы его видим, и тем оно краснее.

По этой же причине Солнце кажется нам значительно большим в диаметре, чем днём: воздушный слой играет роль увеличительного стекла для земного наблюдателя.

Небо вокруг заходящего солнца может быть окрашено в разные цвета. Наиболее красивым небо бывает тогда, когда воздух содержит множество маленьких частиц пыли или воды. Эти частицы отражают свет во всех направлениях. В этом случае происходит рассеяние более коротких световых волн. Наблюдатель видит световые лучи более длинных волн, и поэтому небо кажется красным, розовым или оранжевым.

Почему небо голубое?

Видимый свет является разновидностью энергии, способной перемещаться через пространство. Свет от Солнца или лампы накаливания кажется белым, хотя в действительности он является смесью всех цветов. Основные цвета, из которых сложен белый цвет это красный, оранжевый, жёлтый, зелёный, голубой, синий и фиолетовый. Эти цвета непрерывно переходят один в другой, поэтому кроме основных цветов имеется ещё огромное количество всевозможных оттенков. Все эти цвета и оттенки можно наблюдать на небе в виде радуги, возникающей в области повышенной влажности.

Читать еще:  Способы сооружения колодца для питьевой воды

Воздух, заполняющий всё небо, является смесью мельчайших молекул газа и небольших твёрдых частиц, таких как пыль.

Солнечные лучи, поступая из космоса, под действием газов атмосферы начинают рассеиваться, причём происходит этот процесс по Закону рассеяния Релея. По мере продвижения света через атмосферу большая часть длинных волн оптического спектра проходит без изменений. Только незначительная часть красного, оранжевого и жёлтого цветов взаимодействует с воздухом, натыкаясь на молекулы и пыль.

Когда свет сталкивается с молекулами газа, то может произойти отражение света в различных направлениях. Некоторые цвета, например, красный и оранжевый, напрямую достигают наблюдателя, непосредственно проходя через воздух. Но большая часть синего света переотражается от молекул воздуха во всех направлениях. Таким образом происходит рассеивание синего света по всему небу и оно кажется голубым.

Однако, многие более короткие волны света поглощаются молекулами газов. После поглощения голубой цвет излучается во всех направлениях. Он рассеивается повсюду на небе. В каком бы направлении не посмотреть, часть из этого рассеянного синего света достигает наблюдателя. Так как синий свет виден повсюду над головой, то и небо выглядит голубым.

Если посмотреть в сторону горизонта, то небо будет иметь более бледный оттенок. Это является результатом того, что свет проходит большее расстояние в атмосфере до наблюдателя. Рассеянный свет снова рассеивается атмосферой, и меньше голубого цвета достигает глаз наблюдателя. Поэтому цвет неба у горизонта кажется бледнее или даже кажется совсем белым.

Почему космос черный?

В космическом пространстве отсутствует воздух. Так как там нет препятствий, от которых свет мог бы отражаться, то свет распространяется напрямую. Лучи света не рассеиваются, и «небо» выглядит тёмным и чёрным.

Атмосфера.

Атмосфера — это смесь газов и других веществ, которые окружают Землю, в виде тонкой, в основном прозрачной оболочки. Атмосфера удерживается на месте благодаря притяжению Земли. Основными компонентами атмосферы являются азот (78,09%), кислород (20,95%), аргон (0,93%) и диоксид углерода (0.03%). Так же в атмосфере содержатся в небольших количествах вода (в разных местах её концентрация колеблется от 0% до 4%), твёрдые частицы, газы неон, гелий, метан, водород, криптон, озон и ксенон. Наука, которая изучает атмосферу, называется метеорологией.

Жизнь на Земле была бы невозможна без наличия атмосферы, которая поставляет кислород, необходимый нам для дыхания. Кроме того, атмосфера выполняет и другую важную функцию — она выравнивает температуру по всей планете. Если бы атмосферы не было, то в одних местах планеты могла бы быть испепеляющая жара, а в других местах сильнейший холод, диапазон температур мог бы колебаться от -170°C ночью до +120°C днём. Так же атмосфера защищает нас от вредного излучения Солнца и космоса, поглощая и рассеивая его.

Строение атмосферы

Атмосфера состоит из разных слоёв, разделение на эти слои происходит по их температуре, молекулярному составу и электрическим свойствам. Эти слои не имеют ярко выраженных границ, они сезонно изменяются, и кроме того их параметры меняются на разных широтах.

Гомосфера

  • Нижние 100 км, включая Тропосферу, Стратосферу и Мезопаузу.
  • Составляет 99% массы атмосферы.
  • Молекулы не разделяются по молекулярному весу.
  • Состав достаточно однороден, за исключением некоторых небольших локальных аномалий. Однородность поддерживается постоянным смешиванием, турбуленцией и турбулентной диффузией.
  • Вода является одним из двух компонентов, распределённых неравномерно. Когда водяной пар поднимается вверх, он охлаждается и конденсируется, возвращаясь затем на землю в виде осадков — снега и дождя. Стратосфера сама по себе очень сухая.
  • Озон является другой молекулой, распределение которой неравномерно. (Об озоновом слое в стратосфере читайте ниже.)

Гетеросфера

  • Простирается выше гомосфераы, включает в себя Термосферу и Экзосферу.
  • Разделение молекул этого слоя основано на их молекулярных массах. Более тяжёлые молекулы, такие как азот и кислород, концентрируются в нижней части слоя. Более лёгкие, гелий и водород, преобладают в верхней части гетеросферы.

Разделение атмосферы на слои в зависимости от их электрических свойств.

Нейтральная атмосфера

  • Ниже 100 км.

Ионосфера

  • Примерно выше 100 км.
  • Содержит электрически заряженные частицы (ионы), возникающие при поглощении ультрафиолетового света
  • Степень ионизации изменяется с высотой.
  • Различные слои отражают длинные и короткие радиоволны. Это позволяет радиосигналам, распространяющимся по прямой, огибать сферическую поверхность земли.
  • В этих атмосферных слоях происходят полярные сияния.
  • Магнитосфера является верхней частью ионосферы, простирающейся примерно до высоты 70000 км, эта высота зависит от интенсивности солнечного ветра. Магнитосфера защищает нас от заряженных частиц высоких энергий солнечного ветра, удерживая их в магнитном поле Земли.

Разделение атмосферы на слои в зависимости от их температур

Высота верхней границы тропосферы зависит от сезонов и широты. Она простирается от земной поверхности до высоты примерно 16 км у экватора, и до высоты 9 км на Северном и Южном полюсах.

  • Префикс «тропо» означает изменения. Изменение параметров тропосферы происходит из-за погодных условий — например, из-за перемещения атмосферных фронтов.
  • С увеличением высоты температура падает. Тёплый воздух поднимается вверх, затем охлаждается и спускается обратно на Землю. Этот процесс называется конвекцией, он возникает в следствии движения воздушных масс. Ветры в этом слое дуют преимущественно вертикально.
  • Этот слой содержит больше молекул, чем все другие слои, вместе взятые.

Стратосфера — простирается примерно от высоты 11 км до 50 км.

  • Имеет очень тонкий слой воздуха.
  • Префикс «страто» относится к слоям или разделению на слои.
  • Нижняя часть Стратосферы довольно спокойная. Реактивные самолёты часто летают в нижней части Стратосферы для того, что бы обойти плохую погоду в Тропосфере.
  • В верхней части Стратосферы дуют сильные ветры, известные как высотные струйные течения. Они дуют горизонтально со скоростями до 480 км/час.
  • Стратосфера содержит «озоновый слой», расположенный на высоте примерно 12 до 50 км (в зависимости от широты). Хотя концентрация озона в этом слое всего 8 мл/м 3 , он очень эффективно поглощает вредные ультрафиолетовые лучи солнца, тем самым защищая жизнь на земле. Молекула озона состоит из трёх атомов кислорода. Молекулы кислорода, которыми мы дышим, содержат два атома кислорода.
  • Стратосфера очень холодная, её температура составляет примерно -55°C в нижней части и возрастает с высотой. Увеличение температуры связано с поглощением ультрафиолетовых лучей кислородом и озоном.
Читать еще:  Общие виды базисов

Мезосфера — простирается до высот примерно 100 км.

  • С увеличением высоты температура быстро растёт.

Термосфера — простирается до высот примерно 400 км.

  • С увеличением высоты температура быстро возрастает из-за поглощения очень коротковолнового ультрафиолетового излучения.
  • Метеоры, или «падающие звёзды», начинают сгорать на высотах примерно 110-130 км над поверхностью Земли.

Экзосфера — простирается на сотни километров за Термосферу, постепенно переходя в космическое пространство.

  • Плотность воздуха здесь так низка, что применение понятия температуры теряет всякий смысл.
  • При столкновении друг с другом молекулы часто улетают в космос.

15 самых солнечных мест на планете, где можно «погреть кости» круглый год

Получайте на почту один раз в сутки одну самую читаемую статью. Присоединяйтесь к нам в Facebook и ВКонтакте.

1. Ларнака, Кипр

Известная своими знаковыми пальмовыми набережными и прекрасными пляжами Ларнака — третий по величине город на Кипре. Популярное место отдыха туристов является одним из самых солнечных мест в Средиземноморье. Солнце здесь светит почти 3360 часов в год, а летом крайне редко идут дожди.

2. Асуан, Египет

Туристический центр, расположенный на восточном берегу реки Нил в южной части Египта, является одним из самых горячих, солнечных и сухих городов в мире. Местный климат чрезвычайно сухой и солнечный во все сезоны (за год солнце светит почти 4000 часов).

3. Перт, Австралия

Четвертый по величине город в Австралии, Перт известен как один из самых пригодных для жизни городов мира благодаря своему теплому и солнечному климату. Солнце здесь светит 3230 часов в год.

4. Дубай, Объединенные Арабские Эмираты

Самый густонаселенный город в Объединенных Арабских Эмиратах, Дубай известен своими роскошными отелями и самым высоким зданием в мире, Бурдж Халифа. Город также примечателен жарким и солнечным (более чем 3500 солнечных часов в год) климатом.

5. Миконос, Греция

Миконос — небольшой греческий остров, расположенный в Эгейском море. Популярное место отдыха туристов славится своей бурной ночной жизнью и прекрасными пляжами. На Миконосе субтропический климат с ясным небом до 300 дней в году.

6. Тулиара, Мадагаскар

Расположенный на юго-западном побережье Мадагаскара, Тулиара известен как «Город Солнца» из-за своего жаркого и солнечного климата. Температуры здесь очень высоки, но в городе постоянно дуют сильные ветры, которые делают нахождение в Тулиаре вполне терпимым. В среднем в городе целых 3600 солнечных часов в год.

7. Малага, Испания

Самый южный большой город в Европе, Малага расположена на южном побережье Испании, всего в 130 км к северу от Африки. Местный климат субтропический с очень мягкой зимой и жарким летом. В Малаге в среднем около 300 солнечных дней в году.

8. Антофагаста, Чили

Антофагаста — портовый город на севере Чили с населением 345 000 человек. Поскольку город расположен на краю пустыни Атакама, климат в нем крайне жаркий и сухой, (среднегодовое количество осадков — всего 3,4 мм, а также более 300 солнечных дней каждый год).

9. Сал, Кабо-Верде

Сал — небольшой тропический остров в архипелаге Кабо-Верде, расположенный у побережья Западной Африки. Известный своими великолепными белыми песчаными пляжами и кристально чистой водой Сол имеет жаркий и солнечный климат круглый год. Здесь можно насладиться более чем 350 солнечными днями в год.

10. Бильма, Нигер

Бильма – город-оазис на северо-востоке Нигерии, в самом сердце пустыни Сахара. Продолжительность солнечного сияния здесь чрезвычайно высока (4000 часов яркого солнечного света в год). Средняя температура летом составляет 43 ° C.

11. Эр-Рияд, Саудовская Аравия

Эр-Рияд, в котором живет более чем 7,3 миллиона человек, является столицей и крупнейшим городом Саудовской Аравии. В городе царит жаркий климат пустыни с крайне высокими температурами. Средняя высокая температура в августе, например, составляет 43,6 ° С. Солнце же светит в Эр-Рияде в среднем 3225 часов в год.

12. Абу Даби, Объединенные Арабские Эмираты

В столице и втором по численности населения городе в ОАЭ, Абу-Даби очень горячий пустынный климат, который характеризуется высокими температурами и безоблачным синим небом в течение всего года. Местные жители могут принимать солнечные ванны в среднем почти 3500 часов каждый год.

13. Упингтон, Южная Африка

Известный благодаря экспорту великолепного винограда, изюма и вина, Упингтон — город, расположенный в провинции Северный Кейп Южной Африки. Упингтон считается самым солнечным местом на планете зимой. А ежегодно город получает более 3700 солнечных часов.


14. Марракеш, Марокко

Четвертый по величине город в Марокко, Марракеш находится недалеко от подножия заснеженных гор Атласа, но славится своим очень жарким, солнечным и сухим климатом. Солнце в Марракеше светит 3130 часов в год.

15. Маскат, Оман

Столица и крупнейший город Омана может «похвастаться» горячим климатом пустыни и относительно высокой влажностью (до 60%). Летом температура может достигать сумасшедших 50 ° C. За год солнце здесь светит в среднем 3500 часов.

Понравилась статья? Тогда поддержи нас, жми:

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector