Реферати статті публікації

Пошук по сайту

Головна » Реферати та статті » Фізика » Введення в плазмодінаміку

Стандартная модель макроструктуры Солнца

Все сказанное выше
фактически касалось наблюдаемых внешних оболочек Солнца. О состоянии и ди-
намике внутренних — невидимых непосредственно, подфотосферных зон можно
1) Обычно считается, что генерация поля происходит на границе зон радиационного и кон-
вективного переноса энергии.
9.3. Солнце 499
судить лишь на основе наблюдений поверхности и моделей внутреннего строения
Солнца, согласующихся с данными таблицы 9.1. В основу таких моделей кладутся те
или иные схемы термоядерных реакций, обеспечивающие нужное энерговыделение.
Сейчас наибольшим признанием для Солнца пользуется "термоядерная" реакция,
в процессе которой водород превращается в гелий
2(\Н + \Н) -+ \Н + 2/3+ + 2i/ + 7- (9-3.3)
Здесь /3+ — позитрон, v — нейтрино, 7 ~~ фотон. Реальная цепочка реакций,
приводящая к превращению четырех [Н в JH выглядит следующим образом
lH + }H->?D + /?+ + i/ (+1,44МэВ); г = 8- 109лет,
}H + ^D^i]He + z/ (+5,49МэВ); г = 4с, (9.3.4)
i]H + iJHe^!He + 2}H (+12,85МэВ); г = 5- 104лет.
Указанные здесь времена вычислены для Т = 1,5 • 107К, рп = 102г/см3, что харак-
терно для центральных областей звезд типа Солнца.
Среди разных моделей внутреннего строения Солнца чаще всего используется
простая, так называемая "стандартная" модель Солнца. В этой модели Солнце счи-
тается сферически-симметричной статической конфигурацией 0, описываемой систе-
мой из двух основных уравнений.
Уравнение гидростатического равновесия
ЭР А (9.3.5а)
дМг 4тгг4
и уравнение теплового баланса
дМг df у '
Здесь в качестве независимой пространственной координаты взят не радиус г, а мас-
са Солнца внутри сферы радиуса г:
г
Мг = 4тг pr2dr.
о
Тепловой поток L представляет собой сумму лучистого и конвективного потоков
/ ягг АТ\
L = 4тгг2 -4ттг2рК—— - Nu ¦ К— . (9.3.5в)
у uJVLr I I
Здесь лучистый перенос описывается в диффузионном приближении и К =
= 16сгТ3/Зхр, а к — эффективный коэффициент поглощения. Член конвективного
переноса пропорционален числу Нуссельта Nu 2), AT — перепад температуры
в конвективных ячейках, / — длина перемешивания. Остальные величины — р, S,
б имеют обычный смысл: давления, энтропии, мощность, вырабатываемая единицей
массы. К уравнениям (9.3.5) добавляются уравнения состояния р = p(p,T,Xi), s =
= s(p,T,Xi), выражение для коэффициента поглощения к = >c(p,T,Xi) и скорость
1) Как указано выше, здесь учитывается конвекция, но она входит просто как некая
добавочная теплопроводность.
2) Nu = all к,а = q/(T\ — Т2), q — плотность теплового потока, к, — коэффициент тепло-
проводности.
500
Гл. 9. Процессы в космосе и плазмодинамика
генерации энергии е = e(p,T,Xi). Здесь Хг — относительное содержание по массе
элементов с атомным номером г. Разумеется, когда рассматривается эволюция
Солнца, то пишутся уравнения для изменения Х{.
Выписанная система уравнения добавляется четырьмя граничными условиями:
заданными давлением и лучистым потоком на поверхности Солнца и двумя очевид-
ными условиями в центре Солнца: Мг|г=о = 0, L\r=o = 0.
Параметры Солнца, рассчитанные по стандартной модели, представлены в табли-
це 9.4.
Таблица 9.4
Параметры Солнца согласно стандартной модели (Bachall et al., 1982)
Светимость (L)
Масса (М©)
Радиус (Rq)
Возраст (t©)
Плотность в центре (рс)
Температура в центре (Тс)
Содержание водорода по массе на поверхности (Х\)
Содержание водорода по массе в центре (Х\>с)
Эффективная температура поверхности (Тэ)
Начальное содержание гелия по массе (Х^)
Начальное содержание тяжелых элементов по массе (Z)
Глубина конвективной зоны
Доля энергии водородного цикла
Доля энергии углеродно-азотного цикла
Поток нейтрино от РР-реакции
Поток нейтрино от реакции распада ядер 3В
3,86- 1033 эрг/с
1,99- 1033г
6,96-10ю см
4,7-109 лет
156 г/см3
15,5-106К
0,732
0,355
5,78-103 К
0,25±0,01
0,018
О,27Я0(МГ-О,О2М0)
0,985
0,015
6,1-1010см-2.с-1
б.б-К^см-^сГ1
Проведенные расчёты стандартной модели, а также систематизация имеющих-
ся фактов, приводят к схеме строения внутренней — невидимой, части Солнца,
которая изображена на рис. 9.3.1. Здесь выделяется прежде всего ядро радиусом
гя « 0, 25Rq, где Rq — радиус Солнца, в котором р ~ 160 см~3, Т ~ 1,6 • 107К
и где идет основное энерговыделение за счет реакции 4}Н^ ^Не. Затем идёт слой
радиационного переноса энергии из ядра к поверхности. Он лежит в интервале
0,25Я© <r <0,7RQ.
Далее идет конвективный слой, в котором присутствует иерархия конвективных яче-
ек, проявляющаяся в виде супергранул и гранул. Он находится в пределах 0, 7Rq <
< г ^ li?Q — в разумном соответствии с данными гелиосейсмологии.

Ви переглядаєте статтю (реферат): «Стандартная модель макроструктуры Солнца» з дисципліни «Введення в плазмодінаміку»