Почему солнце светит? Наверное, каждый родитель сталкивался любознательностью своих деток, которые готовы задавать тысячу и один вопрос за день. Обучая ребенка наблюдению за окружающей средой, у малыша возникал вопрос, а почему солнышко горит, а что было бы, если бы оно перестало озарять. Вроде бы, простые вопросы и ответы на них знает каждый взрослый.

Но не всегда точно и правильно мы можем на них ответить. Много интересных историй, фактов можно найти в энциклопедиях, просторах всемирной паутины. Вспомним из школьного курса астрономии, по массе и размерам Солнце во много раз больше Земли. В его состав входят водород (преимущественно) и гелий.

Вокруг дневного небесного тела ходит много разных легенд и мифов у каждого народа. В стародавние времена считали Богом света и ему поклонялись, посвящали песни, проводили обряды. Например, на его называли – Ярило, в Древнем Египте – Ра, Греции – Гелиос в золотой колесниц, в Австралии — образ девушки сидящей на дереве, древние славяне называли четыре лика бога – Хорсу, Ярило, Джадьбог, Сварог.

В одной из легенд говорится, что его свет и тепло из-за постоянного горения угля, но, сколько угля должно сгореть. Согласно древним мифам египетского народа Ра днем ежедневно в ладье проплывает по Нилу, а ночью сражается в подземном царстве, возвращаясь утром победителем. Греки рисовали Гелиоса в золотом шлеме, считали его жителем Олимпа.

Народы Африки все явления непонятного происхождения сравнивали с разными частями тела человека. В их представлении со светящимися подмышками управлял временными промежутками. Отпустит руку, начнет смеркаться, ляжет спать наступает ночь. Индусы, жители Индии, обожествили Сурью, как целителя и стража врат неба. Его главный атрибут карета с семью лошадьми. Наравне с мифами суеверные придумали приметы, относящиеся именно к цвету солнышка.

Прошло много времени и ни мало открытий сделали ученые. Например, доказали, что Солнце – звезда, а не спутник нашей Земли. Дневная звезда – играет самую главную роль на планете Земля. От ее лучей и тепла зависит жизнь не только человека, но и всего живого вокруг. Давным-давно наши предки заметили, что утром светило восходит, становится тепло, светло.

Наша планета находится в солнечной системе, следовательно, солнце является центром этой системы. И каждая планета совершает свой оборот вокруг него, следуя своей оси. Если планета солнечной системы – это твердое состояние, то звезда по имени Солнце – газообразный шар.

Как и все звезды, солнце представляет собой совокупность пыли и газа, за счет постоянно происходящих внутри ядра реакций превращения водорода в гелий под очень высокой температурой. Весь этот процесс сопровождается излучением света, который мы видим. За сутки солнечные лучи освещают всю землю, согревая население разных континентов в разное время.

Почему солнце светит днем

Солнышко лучистое улыбается нам с утра. Когда наука не была развита, а астрономия как наука была не известна, люди просто наблюдали за небесными телами. И в свое время сделали открытие, что с восходом одного светила наступает день, а с его заходом – ночь. О дневном светиле слагали разные легенды, давали различные имена.

Предпринимали попытки разгадать, почему оно бывает только днем. Объясняя движение божества Ра (олицетворял бога солнце), Египет сложил красивую легенду. Утром он проплывал по реке, несся с собой мир, спокойствие. Ночью спускался в подземелье, вел бой и выигрывал, возвращаясь на следующий день, даря новую зарю.

Спустя много времени учеными было опровергнуто, ни мало фактов. Они доказали, что Солнце – это звезда и вокруг нее вращаются все планеты ее системы. Она самая яркая и большая по отношению к планетам звезда, которая ближе всех к голубой планете.

Итак, почему солнце светит днем, а не ночью, а если это звезда, то почему мы ее не видим на ночном небе. Ответы на эти вопросы очень просты. Планета вращается не только вокруг Солнца, она крутит обороты вокруг собственной оси. Наступит утро или ночь зависит от того, какой стороной она повернута к источнику освещения. Его восход зависит от вращения Земли.

Наше утро наступает и день начинается тогда, когда из-за линии горизонта появится солнышко. Днем мы не можем наблюдать ночные звезды на небе, это связано с тем, что солнечные лучики рассеиваются, затмевая их блеклое мерцание.

Почему солнце ярко светит

Для человека тема космоса, небесных тел, вселенной, всегда останется не до конца изученной. Она пленяет своей неизвестностью, тайной не одно тысячелетие. Ученые разных временных эпох пытались разгадать тайну дня и ночи. Придумывали различные способы наблюдения за движениями тел в небе, создали обсерватории и телескоп, покорили космос. Все выше перечисленные действия не помогли человеку ближе подобраться к основному источнику жизни. Поверхность луны изучена, а вот подлететь к Солнцу не возможно.

От солнечных дней зависит не только благоприятная погода, хорошее настроение, в целом всё жизнеобеспечение живых организмов. Доказано, что Солнце – газообразно. Об этом свидетельствует температура внутри ядра. Его поверхность покрыта высокой температурой, за счет которой происходят разные реакции превращения. Термоядерные реакции требует затрат большого количества энергии.

Поэтому видим на дневном небе маленький круг, согревающий всё вокруг и дарящий жизнь. На сегодняшний день миру неизвестен ни один металл, ни одно вещество, ни одна материя переносящая температуру несколько тысяч по Цельсию.

Как долго будет, светит, никто не знает, современные технологии предполагают, запасов водорода должно хватит на несколько миллиардов лет, точно никто не знает. В процессе горения не только физические, но химические вещества расширяются. Умы науки выдвинули версию, когда запасы водорода и гелия начнут иссякать, ядро сожмется, поверхность расшиться, произойдет взрыв, умрет яркая звезда, обернувшись в туман. Остановится жизнедеятельность всего живого.

Четвертое состояние вещества.
Часть шестая. Почему светит солнце

Почему светит Солнце? На этот вопрос сегодня известен такой же точный ответ. Солнце светит потому, что в его недрах в результате термоядерной реакции превращения 4-х протонов (ядер атомов водорода) в одно ядро гелия остается свободная энергия (т.к. масса ядра гелия меньше массы четырех протонов), которая излучается в виде фотонов. Фотоны в видимом диапазоне — это и есть тот солнечный свет, который мы видим.

А теперь давайте порассуждаем и представим тот путь, который прошли ученые. И заодно подумаем, что будет, когда на Солнце полностью выгорит водород? Оно обязательно погаснет? Советуем дочитать статью до конца — там высказано весьма интересное предположение.

Предположим, что Солнце сжигает самое теплотворное изо всех видов топлива - чистейший углерод, сгорающий целиком, без всякой золы. Произведем несложный подсчет. Известно, сколько тепла посылает этот «костер» на Землю. Солнце - шар, поэтому оно испускает тепло во всех направлениях равномерно. Зная размеры Земли и Солнца, нетрудно подсчитать, что для поддержания потока тепла от Солнца в нем каждую секунду должно сгорать около 12 миллиардов тонн угля! Цифра по земным масштабам огромная, но для Солнца, которое в триста с лишним тысяч раз тяжелее Земли, это количество угля невелико. И тем не менее весь этот уголь на Солнце должен был бы выгореть всего за шесть тысяч лет. А ведь данные многих наук - геологии, биологии и др. - неопровержимо свидетельствуют о том, что яркое Солнце обогревает и освещает нашу планету уже не менее нескольких миллиардов лет.

Представление, что Солнце горит за счет угля, пришлось отвергнуть. Но, может быть, существуют такие химические реакции, в которых выделяется еще больше тепла, чем при сгорании угля? Предположим, что они существуют. Но и эти реакции смогли бы продлить жизнь Солнца на тысячу, две тысячи лет, пусть даже вдвое, но никак не более.

Но если Солнце не в состоянии обеспечить само себя горючим на сколько-нибудь длительное время, то, может быть, это делает извне космическое пространство? Было высказано мнение, что на Солнце непрерывно падают метеориты. Мы уже говорили, что при подходе к Земле метеориты, вследствие торможения в земной атмосфере, часто полностью сгорают, раскаляя на своем пути воздух. Почему бы не предположить, что вокруг Солнца нет никакой атмосферы, что торможение метеоритов происходит прямо в солнечном веществе, и оно разогревается до высокой температуры?

Обратимся опять к вычислениям. Сколько метеоритов должно падать на Солнце, чтобы обеспечить его длительное горение? Расчет дает совершенно невероятную цифру: даже если вес всех метеоритов, упавших на Солнце, равен весу самого Солнца, то все равно оно светило бы лишь около миллиона лет.

Но, может быть, когда-то такое огромное количество метеоритов все же упало на Солнце, раскалило его до огромной температуры, и теперь Солнце медленно остывает? Ничего подобного! Существует много доказательств того, что Солнце и миллиард, и миллион, и тысячу лет назад светило и грело, как сегодня. Итак, терпит крах и второе предположение.

Удивительное постоянство солнечной деятельности похоронило и третье, самое заманчивое предположение о причине «горения» Солнца. Сводилось оно к следующему. По закону всемирного тяготения все тела сближаются друг с другом. Земля притягивается Солнцем и движется вокруг него. Камень притягивается Землей и падает на нее, если его выпустить из рук.

Представим, себе, что Солнце - это некий огромных размеров сосуд с газом. Молекулы этого газа, подверженные действию взаимного притяжения, несмотря на отбрасывающие их друг от друга столкновения, должны постепенно притягиваться друг к другу и сближаться. Солнце в целом тогда сжималось бы, давление газа в нем росло, а это привело бы к повышению температуры и выделению тепла.

Если считать, что за 100 лет поперечник Солнца сокращается всего на несколько километров, то этим явлением можно было бы вполне объяснить лучеиспускание Солнца. Однако с помощью астрономических приборов столь медленное сокращение обнаружить невозможно.

Но есть «прибор», который работает куда более длительное время. Этот прибор - сама Земля. За время ее существования Солнце должно было бы сжаться в десятки раз: от размеров, во много раз больше, чем протяженность всей Солнечной системы, до современных. Такое сжатие, безусловно, отразилось бы на . Ничего подобного, однако, история Земли не знает. Ей известны крупные геологические катастрофы, в которых гибли высочайшие горы, рождались новые океаны, целые материки, но все это можно вполне объяснить деятельностью самой Земли, а не Солнца.

Итак, все три упомянутые гипотезы о причинах «горения» Солнца оказались несостоятельными. Наука, сумевшая объяснить многие сложнейшие явления на Земле, очень долго опускала руки перед загадкой деятельности Солнца. Теперь стало ясно, что решение этой загадки надо искать не в глубинах космоса, а в недрах Солнца.

И здесь на помощь науке о сверхбольшом - астрономии - пришла наука о сверхмалом - физика атомного ядра.

Подсчитано, что в среднем величина излучения, исходящего из каждого квадратного метра солнечной поверхности, составляет 62 тыс. киловатт, что приблизительно равно мощности Волховской ГЭС. Мощность же излучения всего Солнца эквивалентна работе 5 миллиардам миллиардов (5·10 18) таких электростанций!

Приведем еще одну цифру: каждый квадратный метр солнечной поверхности излучает столько света, сколько его могли бы дать 5 млн 100-ваттных электрических лампочек... Так, без устали, наше лучезарное светило "трудится" не столетия и даже не тысячелетия, а миллиарды лет!

Что же происходит на Солнце? Откуда оно непрерывно черпает поистине колоссальное количество энергии?

В 1920 году выдающийся английский астроном Артур Эддингтон (1882-1944) впервые предположил, что источником солнечной энергии может быть термоядерный синтез. Впоследствии другие ученые развили эту идею. Согласно современным представлениям, в глубинах Солнца и ему подобных звезд происходят ядерные реакции, то есть процессы, в ходе которых образуются не химические соединения, а ядра новых химических элементов. И вот в раскаленных недрах светила, где температура может достигать 15 млн градусов, ядра атомов водорода - протоны, преодолевая силу взаимного отталкивания, сближаются и, "сливаясь", образуют ядра гелия. Этот процесс превращения водорода в гелий состоит из цепочки трех последовательных ядерных взаимодействий, получивших название протон-протонного цикла , в результате которого из четырех ядер водорода образуется одно ядро гелия. Но масса ядра гелия несколько меньше массы четырех протонов. Так, при синтезе 1 г водорода "дефект массы" составляет 7 мг. Зная это и используя открытый Альбертом Эйнштейном (1879-1955) закон взаимосвязи массы и энергии , можно подсчитать, что только при "сгорании" 1 г водорода выделяется 150 млрд калорий! В солнечном же термоядерном "котле" каждую секунду должно "сгорать" 564 млн т водорода, то есть превращаться в 560 млн т гелия. И если бы из оставшихся на Солнце запасов водорода половина пошла на термоядерный синтез, то Солнце светило и согревало бы Землю с неослабевающей силой еще на протяжении 30 млрд лет. Значит, термоядерный процесс может быть тем неиссякаемым источником энергии Солнца, который так долго не удавалось установить.

Термоядерные реакции протекают лишь при температурах более 10 млн градусов. Такая высокая температура может господствовать только в самой "центральной" области Солнца с радиусом, равным примерно четверти солнечного. Энергия в этом самоуправляемом термоядерном реакторе выделяется в виде жестких гамма-квантов.

"Просачивание" излучения из центра Солнца к поверхности совершается крайне медленно. При этом в процессе переноса энергии от слоя к слою гамма-кванты дробятся. Сперва они превращаются в кванты рентгеновских лучей, затем в ультрафиолетовые... Пройдет около 10 млн лет, прежде чем родившиеся в недрах светила гамма-кванты выйдут из него фотонами видимого света. Таким образом, свет, испускаемый Солнцем сегодня, был порожден еще в конце третичного периода, то есть задолго до появления на Земле типа современного человека.

Но оптическое (видимое) излучение Солнца не отражает физической сущности явлений, совершающихся в глубинах светила. А если так, то солнечный термоядерный синтез - всего лишь гипотеза, которую требуется доказать.

Разделы: Начальная школа , Конкурс «Презентация к уроку»

Презентация к уроку

Назад Вперёд

Внимание! Предварительный просмотр слайдов используется исключительно в ознакомительных целях и может не давать представления о всех возможностях презентации. Если вас заинтересовала данная работа, пожалуйста, загрузите полную версию.

Цели урока:

• формировать представление о звёздах;
• развивать представления о форме, размерах, цвете предметов;
• воспитывать умение работать в коллективе.

Оборудование: учебник «Окружающий мир» 1 класс автор А.А. Плешаков, рабочая тетрадь, проектор, презентация, пластилин.

ХОД УРОКА

1. Организационный этап

2. Мотивирование к учебной деятельности

– Ребята, сегодня Муравьишка пришел сказать вам спасибо. Вы ответили на многие его вопросы, Но не может он отгадать загадку. А отгадав загадку, мы узнаем тему нашего урока.
(2 слайд)

Загадка

Рассыпалось к ночи зерно,
Глянули утром – нет ничего.
Что это? (Звезды)

– Сегодня мы будем искать ответ на вопрос «Почему Солнце светит днем, а звезды – ночью» А для этого мы отправимся в космическое путешествие.

Дети встают и говорят слова:

«Ждут нас быстрые ракеты
На далекие планеты
На какую захотим
На такую полетим
Звезды, в гости ждите нас». (3 слайд)

«Раз, два, три
Аккуратно надо сесть,
Чтоб приборы не задеть.
Кресло займи,
Пристегни ремни».

3. Актуализация знаний

– Мы пролетаем в космическом пространстве и видим много светящихся точек. (4 слайд)
– Что это? (Это звезды)
– А что такое звезды?

Дети высказывают свои предположения.

4. Изложение нового материала

(5 слайд)
Звезды – огромные пылающие шары. Они находятся далеко от Земли и поэтому кажутся маленькими. Они мерцают разным цветом: красным, белым, желтым, голубым.
(6 слайд)
Белые и голубые звезды – очень горячие. Желтые звезды холоднее белых, красные холоднее желтых. Размеры у звезд разные.
– А почему звезды светят ночью, а Солнце днем?
– Как вы, ребята, думаете?
(Ответы детей)

5. Моделирование звезд

(7 слайд)
– Сейчас мы будем создавать модели звезд. Какая самая большая звезда? (Альдебаран)
– А самая маленькая? (Солнце)

– Какая из звезд холоднее? (Альдебаран)
– Какие звезды очень горячие? (Регул и Сириус)
– Почему звезды кажутся маленькими?

Вывод. Солнце – звезда, желтый карлик.

6. Физкультминутка

7. Закрепление новых знаний

(9 слайд)
Солнце – это звезда, которую мы видим днем.
– Почему мы видим Солнце, а такую большую звезду Альдебаран не видим? (Это ближайшая к Земле звезда)
Солнце – это огромный огненный шар. Температура на поверхности Солнца – 20 млн. градусов. Солнце в 109 раз больше Земли.
Если представить, что мяч это Солнце, то горошина – это наша Земля. Солнце создаёт нам день, его лучи достигают поверхности Земли, согревают её, освещают. Без Солнца не было бы жизни на Земле. Пока светит Солнце, сияние других звёзд не видно.

8. Физкультминутка

9. Работа по стр. 89 учебника

Звезды, звезды, с давних пор
Приковали вы навеки
Человека жадный взор.

Люди с давних пор наблюдали за звездами. Раньше их называли звездочетами, а сейчас ученые – астрономы. (10 слайд)
Люди, наблюдая за звездами, заметили, что они образуют разные фигуры: птиц, зверей, людей. Эти фигуры назвали созвездиями и дали им имена.

Загадка

Из какого ковша
Не пьют, не едят,
А только на него глядят. (Созвездие Большой медведицы)

Недалеко от этого созвездия люди обнаружили еще одно созвездие Льва. Оно состоит из 70 звезд.

10. Итог урока

Мы с полета возвратились
И на Землю опустились.

Вопросы. (12 слайд)

11. Рефлексия

На доске два солнца: веселое и грустное.

– Ребята, если вы работали активно на уроке и узнали что – то новое о звездах, то добавьте лучик веселому солнцу, а если вам было скучно на уроке и вы ничего нового не узнали, то добавьте лучик грустному солнцу.

Несмотря на простую формулировку вопроса «Почему светит Солнце?» ответ на него требует некоторой базы физических знаний и изложить его в одном предложении - затруднительная задача. Решить ее мы попытаемся ближе к концу статьи, которую начнем с исторической справки.

История

Одним из первых, кто попытался подойти к объяснению природы Солнца с научной точки зрения был древнегреческий астроном и математик Анаксагор, согласно словам которого Солнце - раскаленный металлический шар. За это философ был заключен в тюрьме. Прежде, чем в 17-м веке началось инструментальное изучение Солнца, было еще немало предположений о природе солнечного света, вплоть до находящихся на поверхности постоянно горящих лесов.

С 17-го века ученым открывается такое явление как солнечные пятна, появляется возможность вычислить период вращения Солнца. Становится ясно, что наша звезда является неким физическим телом со сложной структурой. В 19-м веке возникает спектроскопия, при помощи которой удается разложить солнечный луч на составные цвета. Таким образом, благодаря линиям поглощения, Фраунгоферу удается обнаружить новый химический элемент, входящий в состав звезды, — гелий.

В середине 19 века ученые уже пытались описать свечение Солнца более сложными научными гипотезами. Так Роберт Майер предположил, что звезда нагревается за счет бомбардировки метеоритами. Несколько позже, в 1853-м году, возникла более правдоподобная идея так называемого «механизма Кельвина — Гельмгольца», согласно которой Солнце нагревалось по причине гравитационного сжатия. Однако, в таком случае возраст светила был бы значительно меньше, нежели на самом деле, что противоречило некоторым геологическим исследованиям.

Почему светит Солнце

К верному ответу на данный вопрос впервые подобрался британский физик Эрнест Резерфорд, который предположил, что в Солнце происходит радиоактивный распад и именно он является источником энергии звезды. Позже, в 1920-м году английский астрофизик Артур Эддингтон развил мысль Резерфорда, утверждая, что в ядре Солнца может протекать реакция термоядерного синтеза под действием внутреннего давления собственной массы Солнца. Спустя 10 лет были рассчитаны основные реакции синтеза, порождающие наблюдаемое количество энергии.

Кратко термоядерную реакцию, вследствие которой светит Солнце, можно описать как слияние протонов (ядер водорода) в ядро гелия-4. Так как ядро гелия-4 имеет меньшую массу, чем ядра водорода, то разница энергий (свободная энергия) излучается в виде фотонов - частиц, являющихся электромагнитным излучением.

Термоядерная реакция

Протон-протонные термоядерные реакции синтеза, протекающие внутри звезд с массой Солнца и менее, можно разделить на три цепочки: ppI, ppII, ppIII. Из них на ppl приходится более 84% энергии Солнца. Протон-протонная реакция состоит из трех циклов, где в роли первого выступает взаимодействие двух протонов (двух ядер водорода). Обладая достаточными энергиями, чтобы преодолеть кулоновский барьер, два протона сливаются, в результате чего образуется дейтрон. Так как ядро дейтрона, состоящее из двух протонов, имеет меньшую массу чем два отдельных протона, образуется свободная энергия, за счет которой возникают позитрон и электронное нейтрино, которые излучаются из области, где проходила реакция.

Далее вследствие взаимодействия дейтрона и еще одного протона образуется гелий-3 с выделением энергии в виде электромагнитного излучения. Дальнейшие этапы реакции можно наглядно проследить на представленной ниже схеме.

Реакции, протекающие внутри солнца

Помимо протон-протонной термоядерной реакции синтеза малый вклад в высвобождаемую Солнцем энергию вносит реакция типа протон-электрон-протон 0.23%.

Таким образом, обобщая выше сказанное - Солнце излучает электромагнитные волны различной частоты, в том числе и в области видимого света, которые образованы частицами, рожденными в результате высвобожденной энергии во время протон-протонной (протон-электрон-протонной) реакции термоядерного синтеза.