क्या गैसें सूर्य को बनाती हैं?

विषय

• टीएल; डीआर (बहुत लंबा; डिडंट रीड)
• सूर्य की रचना
• हम कैसे जानते हैं कि सूर्य किस चीज से बना है?
• न्यूक्लियर फ्यूजन की शुरुआत
• परमाणु संलयन: ऊर्जा में द्रव्यमान को बदलना
• सूर्य पर गैसें? नहींं, प्लाज्मा
• सूर्य की संरचना
• सूर्य की परतें
• सौर पवन
• द सन विल अंततः

हमारा सूर्य, हर दूसरे तारे की तरह, चमकते हुए प्लाज्मा की एक विशाल गेंद है। यह एक आत्मनिर्भर थर्मोन्यूक्लियर रिएक्टर है जो हमारे ग्रह को जीवन प्रदान करने के लिए प्रकाश और ऊष्मा प्रदान करता है, जबकि इसका गुरुत्वाकर्षण हमें (और बाकी सौर मंडल को) गहरे अंतरिक्ष में घूमने से बचाता है।

सूरज में कई गैसें और अन्य तत्व होते हैं जो विद्युत चुम्बकीय विकिरण को छोड़ देते हैं, जिससे वैज्ञानिकों को भौतिक नमूनों तक पहुंचने में सक्षम नहीं होने के बावजूद सूर्य का अध्ययन करने की अनुमति मिलती है।

टीएल; डीआर (बहुत लंबा; डिडंट रीड)

द्रव्यमान द्वारा सूर्य में सबसे आम गैसें हैं: हाइड्रोजन (लगभग 70 प्रतिशत, हीलियम (लगभग 28 प्रतिशत), कार्बन, नाइट्रोजन और ऑक्सीजन (लगभग 1.5 प्रतिशत)। सूर्य के द्रव्यमान का शेष (0.5 प्रतिशत) बनाया जाता है। अन्य तत्वों की ट्रेस मात्रा के मिश्रण सहित, लेकिन नियॉन, लोहा, सिलिकॉन, मैग्नीशियम और सल्फर तक सीमित नहीं है।

सूर्य की रचना

दो तत्व सूरज के द्रव्यमान का भारी बहुमत द्रव्यमान से बनाते हैं: हाइड्रोजन (लगभग 70 प्रतिशत) और हीलियम (लगभग 28 प्रतिशत)। ध्यान दें, यदि आपको अलग-अलग संख्याएँ दिखाई देती हैं, तो झल्लाहट न करें; आप शायद व्यक्तिगत परमाणुओं की कुल संख्या के अनुसार अनुमान देख रहे हैं। हम बड़े पैमाने पर जा रहे हैं क्योंकि इसके बारे में सोचना आसान है।

द्रव्यमान का अगला 1.5 प्रतिशत कार्बन, नाइट्रोजन और ऑक्सीजन का मिश्रण होता है। अंतिम 0.5 प्रतिशत भारी तत्वों का एक कॉर्नुकॉपिया है, जिसमें शामिल हैं: लेकिन यह सीमित नहीं है: नियॉन, लोहा, सिलिकॉन, मैग्नीशियम और सल्फर।

हम कैसे जानते हैं कि सूर्य किस चीज से बना है?

आप सोच रहे होंगे कि, कैसे हम जानते हैं कि सूर्य क्या बनाता है। आखिरकार, कोई भी मानव कभी नहीं रहा है और कोई भी अंतरिक्ष यान कभी भी सौर पदार्थ के नमूनों को वापस नहीं लाया है। सूरज, हालांकि, लगातार पृथ्वी में स्नान कर रहा है विद्युत चुम्बकीय विकिरण और इसके संलयन-संचालित कोर द्वारा जारी कण।

हर तत्व विद्युत चुम्बकीय विकिरण (यानी, प्रकाश) के कुछ तरंग दैर्ध्य को अवशोषित करता है, और इसी तरह गर्म होने पर कुछ तरंग दैर्ध्य का उत्सर्जन करता है। 1802 में, वैज्ञानिक विलियम हाइड वोलास्टन ने देखा कि एक प्रिज्म से गुजरने वाली धूप ने अपेक्षित इंद्रधनुषी स्पेक्ट्रम का उत्पादन किया, लेकिन उल्लेखनीय अंधेरे रेखाएं यहां और वहां बिखरी हुई हैं।

इस घटना पर एक बेहतर नज़र डालने के लिए, ऑप्टिशियन जोसेफ वॉन फ्रुनहोफर ने पहले स्पेक्ट्रोमीटर का आविष्कार किया - मूल रूप से एक बेहतर प्रिज्म - जिसने सूरज की रोशनी के विभिन्न तरंग दैर्ध्य को और भी अधिक फैला दिया, जिससे उन्हें देखना आसान हो गया। इससे यह देखना भी आसान हो गया कि वोलास्टोंस की अंधेरी रेखाएं एक चाल या भ्रम थीं - वे सूर्य के प्रकाश की एक विशेषता लगती थीं।

वैज्ञानिकों ने यह पता लगाया कि उन अंधेरी रेखाओं (जिसे अब फ्रुनहोफर लाइन कहा जाता है) में हाइड्रोजन, कैल्शियम और सोडियम जैसे कुछ तत्वों द्वारा अवशोषित प्रकाश की विशिष्ट तरंग दैर्ध्य के अनुरूप हैं। इसलिए, उन तत्वों को सूरज की बाहरी परतों में मौजूद होना चाहिए, जो कि कुछ प्रकाश को उत्सर्जित करता है।

समय के साथ, तेजी से परिष्कृत पता लगाने के तरीकों ने हमें सूरज से आउटपुट की मात्रा निर्धारित करने की अनुमति दी है: विद्युत चुम्बकीय विकिरण अपने सभी रूपों (एक्स-रे, रेडियो तरंगों, पराबैंगनी, अवरक्त और इतने पर) और न्यूट्रिनो जैसे उप-परमाणु कणों के प्रवाह में। यह मापने से कि सूर्य क्या छोड़ता है और क्या अवशोषित करता है, हमने दूर से सूर्य की रचना की बहुत गहन समझ बनाई।

न्यूक्लियर फ्यूजन की शुरुआत

क्या आपने सूर्य को बनाने वाली सामग्रियों में किसी भी पैटर्न को नोटिस किया था? आवर्त सारणी पर हाइड्रोजन और हीलियम पहले दो तत्व हैं: सबसे सरल और हल्का। जितना भारी और अधिक जटिल एक तत्व, उतना ही कम हम सूर्य में पाते हैं।

घटती मात्राओं की यह प्रवृत्ति जैसा कि हम लाइटर / सरल से भारी / अधिक जटिल तत्वों तक ले जाते हैं, यह दर्शाता है कि तारे कैसे पैदा होते हैं और हमारे ब्रह्मांड में उनकी अद्वितीय भूमिका है।

बिग बैंग के तत्काल बाद में, ब्रह्मांड उप-परमाणु कणों के एक गर्म, घने बादल से ज्यादा कुछ नहीं था। इन कणों को ठंडा करने और विस्तार करने में लगभग 400,000 साल लग गए, क्योंकि हम पहले परमाणु, हाइड्रोजन के रूप में एक साथ आते हैं।

एक लंबे समय के लिए, ब्रह्मांड में हाइड्रोजन और हीलियम परमाणुओं का प्रभुत्व था जो कि प्राइमर्डियल सबमैटोमिक सूप के भीतर सहज रूप से बनाने में सक्षम थे। धीरे-धीरे, ये परमाणु ढीले एकत्रीकरण बनाने लगते हैं।

ये एकत्रीकरण अधिक से अधिक गुरुत्वाकर्षण को प्रभावित करते हैं, इसलिए वे बढ़ते रहे, पास से अधिक सामग्री में खींचते रहे। लगभग 1.6 मिलियन वर्षों के बाद, इनमें से कुछ एकत्रीकरण इतने बड़े हो गए कि उनके केंद्रों में दबाव और गर्मी थर्मोन्यूक्लियर संलयन को किक करने के लिए पर्याप्त थे, और पहले तारों का जन्म हुआ।

परमाणु संलयन: ऊर्जा में द्रव्यमान को बदलना

यहां परमाणु संलयन के बारे में महत्वपूर्ण बात है: भले ही इसे शुरू करने के लिए बहुत अधिक मात्रा में ऊर्जा की आवश्यकता होती है, प्रक्रिया वास्तव में विज्ञप्ति ऊर्जा।

हाइड्रोजन संलयन के माध्यम से हीलियम के निर्माण पर विचार करें: दो हाइड्रोजन नाभिक और दो न्यूट्रॉन एक हीलियम परमाणु बनाने के लिए गठबंधन करते हैं, लेकिन परिणामस्वरूप हीलियम में शुरुआती सामग्री की तुलना में 0.7 प्रतिशत कम द्रव्यमान होता है। जैसा कि आप जानते हैं, पदार्थ न तो बनाया जा सकता है और न ही नष्ट हो सकता है, इसलिए वह द्रव्यमान कहीं चला गया होगा। वास्तव में, आइंस्टीन के सबसे प्रसिद्ध समीकरण के अनुसार, इसे ऊर्जा में बदल दिया गया था:

ई = एमसी²

जिसमें इ जूल (J) में ऊर्जा है, म बड़े पैमाने पर किलोग्राम (किलो) और है सी मीटर / सेकंड (m / s) में प्रकाश की गति - एक स्थिर है। आप इस समीकरण को सादे अंग्रेजी में रख सकते हैं:

​ऊर्जा (जूल) = द्रव्यमान (किलोग्राम) × प्रकाश की गति (मीटर / सेकंड)²

प्रकाश की गति लगभग 300,000,000 मीटर / सेकंड है, जिसका अर्थ है सी² इसका मूल्य लगभग 90,000,000,000,000,000,000 है - जो कि नब्बे है क्वाड्रिलियन - मीटर²/दूसरा²। आम तौर पर इस बड़ी संख्या के साथ काम करते समय, आपने उन्हें अंतरिक्ष को बचाने के लिए वैज्ञानिक संकेतन में रखा है, लेकिन यहां यह उपयोगी है कि आप कितने शून्य से निपट रहे हैं।

जैसा कि आप कल्पना कर सकते हैं, यहां तक ​​कि एक छोटी संख्या से गुणा किया जाता है नब्बे चौपाई बहुत बड़ा हो रहा है। अब, आइए हाइड्रोजन के एकल ग्राम को देखें। यह सुनिश्चित करने के लिए कि समीकरण हमें जूल में जवाब देता है, हम इस द्रव्यमान को 0.001 किलोग्राम के रूप में व्यक्त करेंगे - इकाइयां महत्वपूर्ण हैं। इसलिए, यदि आप प्रकाश के द्रव्यमान और गति के लिए इन मूल्यों में प्लग करते हैं:

ई = (0.001 किलो) (9 × 10)¹⁶ म²/ s²)
ई = ९ × १०¹³ जे
ई = 90,000,000,000,000 जे

नागासाकी पर गिराए गए परमाणु बम द्वारा जारी ऊर्जा की मात्रा के करीब, सबसे छोटे तत्व के एक ग्राम के भीतर निहित है। नीचे पंक्ति: संलयन के माध्यम से ऊर्जा को द्रव्यमान में परिवर्तित करके ऊर्जा उत्पादन की क्षमता मन-मस्तिष्क है।

यही कारण है कि वैज्ञानिकों और इंजीनियरों ने पृथ्वी पर यहां एक परमाणु संलयन रिएक्टर बनाने का तरीका निकालने की कोशिश की है। हमारे सभी परमाणु रिएक्टर आज काम करते हैं परमाणु विखंडन, जो परमाणुओं को छोटे तत्वों में विभाजित करता है, लेकिन द्रव्यमान को ऊर्जा में परिवर्तित करने के लिए बहुत कम कुशल प्रक्रिया है।

सूर्य पर गैसें? नहींं, प्लाज्मा

सूर्य के पास पृथ्वी की पपड़ी की तरह एक ठोस सतह नहीं है - यहां तक ​​कि अत्यधिक तापमान को अलग करके, आप सूरज पर खड़े नहीं हो सकते। इसके बजाय, सूरज सात अलग-अलग परतों से बना है प्लाज्मा.

प्लाज्मा चौथी, सबसे ऊर्जावान, पदार्थ की स्थिति है। बर्फ (ठोस) को गर्म करें, और यह पानी (तरल) में पिघल जाता है। इसे गर्म करते रहें, और यह फिर से जल वाष्प (गैस) में बदल जाता है।

यदि आप उस गैस को गर्म करते हैं, हालांकि, यह प्लाज्मा बन जाएगा। प्लाज्मा एक गैस की तरह परमाणुओं का एक बादल है, लेकिन यह इतनी ऊर्जा के साथ संक्रमित किया गया है कि यह रहा है आयनित। यही है, इसके इलेक्ट्रॉनों को उनके सामान्य कक्षाओं से ढीले खिसकने से विद्युत आवेशित हो गया है।

गैस से प्लाज्मा में परिवर्तन किसी पदार्थ के गुणों को बदल देता है, और आवेशित कण अक्सर प्रकाश के रूप में ऊर्जा छोड़ते हैं। चमकते हुए नियॉन संकेत, वास्तव में, एक नियॉन गैस से भरे ग्लास ट्यूब होते हैं - जब ट्यूब के माध्यम से एक विद्युत प्रवाह पारित किया जाता है, तो यह गैस को एक चमकदार प्लाज्मा में बदल देता है।

सूर्य की संरचना

सूर्य की गोलाकार संरचना दो लगातार प्रतिस्पर्धी बलों का परिणाम है: गुरुत्वाकर्षण सूर्य के केंद्र में घने द्रव्यमान से, कोर में होने वाले परमाणु संलयन से इसकी सभी प्लाज्मा आवक बनाम ऊर्जा खींचने की कोशिश की जाती है, जिससे प्लाज्मा का विस्तार होता है।

सूर्य सात परतों से बना है: तीन आंतरिक और चार बाहरी। वे केंद्र से बाहर की ओर हैं:

सूर्य की परतें

हमने इसके बारे में बात की है कोर बहुत पहले से ही; यह वह जगह है जहाँ संलयन होता है। जैसा कि आप उम्मीद करते हैं, यह वह जगह है जहाँ आप सूर्य पर उच्चतम तापमान पाते हैं: कुछ 27,000,000,000 (27 मिलियन) फारेनहाइट।

विकिरण क्षेत्रकभी-कभी "विकिरण" क्षेत्र कहा जाता है, जहां कोर से ऊर्जा मुख्य रूप से विद्युत चुम्बकीय विकिरण के रूप में बाहर की ओर यात्रा करती है।

संवहन क्षेत्र, उर्फ ​​"संवहन" क्षेत्र, वह ऊर्जा है जहां ऊर्जा मुख्य रूप से परत के प्लाज्मा के भीतर धाराओं द्वारा पहुंचाई जाती है। एक उबलते हुए बर्तन से वाष्प को स्टोव के ऊपर हवा में गर्म करने के बारे में सोचें, और आपको सही विचार मिलेगा।

सूरज की "सतह", जैसे कि यह है, है फ़ोटोस्फ़ेयर। यह हम तब देखते हैं जब हम सूर्य को देखते हैं। इस परत द्वारा उत्सर्जित विद्युत चुम्बकीय विकिरण प्रकाश के रूप में नग्न आंखों को दिखाई देता है, और यह इतना उज्ज्वल है कि यह दृश्य से कम घनी बाहरी परतों को छुपाता है।

वर्णमण्डल फ़ोटोफ़ेयर की तुलना में गर्म है, लेकिन कोरोना की तरह गर्म नहीं है। इसके तापमान के कारण हाइड्रोजन लाल रंग के प्रकाश का उत्सर्जन करता है। यह आमतौर पर अदृश्य होता है, लेकिन सूर्य के चारों ओर एक लाल चमक के रूप में देखा जा सकता है, जब कुल ग्रहण प्रकाश क्षेत्र को छुपाता है।

संक्रमण क्षेत्र एक पतली परत है, जहां तापमान क्रोमोस्फीयर से कोरोना में नाटकीय रूप से शिफ्ट होता है। यह दूरबीनों को दिखाई देता है जो पराबैंगनी (यूवी) प्रकाश का पता लगा सकता है।

अंततः कोरोना सूर्य की सबसे बाहरी परत है और बेहद गर्म है - प्रकाशमंडल की तुलना में सैकड़ों गुना अधिक गर्म है - लेकिन कुल ग्रहण के दौरान नग्न आंखों के लिए अदृश्य है, जब यह सूर्य के चारों ओर एक पतली सफेद आभा के रूप में दिखाई देता है। ठीक ठीक क्यों यह बहुत गर्म है एक रहस्य है, लेकिन कम से कम एक कारक "गर्मी बम" लगता है: बेहद गर्म सामग्री के पैकेट जो कोरोना में ऊर्जा को विस्फोट और रिलीज करने से पहले धूप में गहरे से तैरते हैं।

सौर पवन

जैसा कि कभी भी धूप में रहने वाला कोई भी व्यक्ति आपको बता सकता है, सूर्य के प्रभाव कोरोना से कहीं आगे तक बढ़ जाते हैं। वास्तव में, कोरोना कोर से इतना गर्म और दूर है कि सूर्य का गुरुत्वाकर्षण सुपर-हीटेड प्लाज्मा पर एक स्थिर आवेश वाले कण को ​​एक स्थिरांक के रूप में अंतरिक्ष में रोक कर रख सकता है। सौर पवन.

द सन विल अंततः

सूरज के अविश्वसनीय आकार के बावजूद, यह अंततः अपने फ्यूजन कोर को बनाए रखने के लिए हाइड्रोजन से बाहर निकल जाएगा। सूर्य के पास लगभग 10 बिलियन वर्षों का अनुमानित जीवनकाल है। यह लगभग 4.6 बिलियन साल पहले पैदा हुआ था, इसलिए इसके जलने से काफी पहले, लेकिन यह होगा।

सूर्य अनुमानित 3.846 × 10 विकिरण करता है²⁶ हर दिन ऊर्जा का जे। उस ज्ञान के साथ, हम अनुमान लगा सकते हैं कि इसे प्रति सेकंड के आधार पर कितना द्रव्यमान होना चाहिए। अब हम आपके लिए और अधिक गणित छोड़ देंगे; यह 4.27 × 10 के आसपास आता है⁹ किलोग्राम प्रति सेकंड। महज तीन सेकेंड में, सूरज जितना बड़ा द्रव्यमान लेता है, उससे दो गुना अधिक गीज़ा का महान पिरामिड बन जाता है।

जब यह हाइड्रोजन से बाहर निकलता है, तो यह संलयन के लिए अपने भारी तत्वों का उपयोग करना शुरू कर देगा - एक अस्थिर प्रक्रिया जो अंतरिक्ष में अपने द्रव्यमान का अधिक भाग लेते हुए अपने वर्तमान आकार का 100 गुना विस्तार करेगी। जब यह अंततः अपने ईंधन को समाप्त कर देता है, तो यह एक छोटी, बेहद घनी वस्तु को पीछे छोड़ देगा जिसे ए कहा जाता है व्हाइट द्वार्फहमारी पृथ्वी के आकार के बारे में लेकिन कई, कई गुना अधिक घने।