Номер 2, страница 391 - гдз по физике 11 класс учебник Мякишев, Буховцев

Вопросы к параграфу. Параграф 104. Внутреннее строение солнца и звёзд. Глава 15. Солнце и звёзды - номер 2, страница 391.

Условие.

2. Какие процессы теплопроводности переносят энергию от центра Солнца наружу?

Решение.

Решение 2.

Решение

Перенос энергии от центра Солнца к его поверхности — это сложный процесс, который осуществляется двумя основными механизмами теплопередачи: излучением и конвекцией. Хотя в вопросе упоминается «теплопроводность», этот термин, вероятно, используется в широком смысле для обозначения всех видов переноса тепла (теплопередачи). Собственно теплопроводность, то есть передача энергии за счет прямого столкновения частиц, в условиях солнечной плазмы играет незначительную роль по сравнению с двумя другими механизмами.

Процесс переноса энергии от ядра наружу можно разделить на два основных этапа, которые соответствуют двум зонам во внутреннем строении Солнца:

Зона лучистого переноса
Эта зона простирается от ядра, где в результате термоядерного синтеза генерируется энергия, до расстояния примерно 0.7 радиуса Солнца от центра. Энергия здесь переносится в виде фотонов (электромагнитного излучения). Вещество в этой зоне представляет собой чрезвычайно плотную и горячую плазму. Из-за такой высокой плотности фотоны не могут двигаться свободно. Они непрерывно поглощаются ионами вещества и тут же переизлучаются в случайном направлении. Этот процесс многократного поглощения и переизлучения называется лучистым переносом. Путь фотона от ядра до границы следующей зоны представляет собой «случайное блуждание» и занимает, по разным оценкам, от десятков тысяч до сотен тысяч лет.

Конвективная зона
Эта зона занимает внешнюю часть Солнца, примерно от 0.7 радиуса до видимой поверхности (фотосферы). В этой области вещество становится холоднее и менее плотным. При таких условиях плазма становится «непрозрачной» для излучения, что делает лучистый перенос неэффективным. Главным механизмом переноса энергии становится конвекция — перенос тепла за счет движения самого вещества.
Горячие, а следовательно, менее плотные объемы плазмы поднимаются к поверхности, как пузыри в кипящей воде. Достигнув фотосферы, они излучают энергию в космос, остывают, становятся более плотными и опускаются обратно вглубь Солнца, где снова нагреваются. Эти циклические движения создают мощные конвективные потоки, которые эффективно переносят энергию в верхние слои звезды. Видимым проявлением этого процесса является грануляция на поверхности Солнца.

Ответ: Энергия от центра Солнца наружу переносится двумя основными процессами теплопередачи:
1. Излучение (лучистый перенос): доминирует в ядре и окружающей его зоне лучистого переноса. Энергия переносится фотонами.
2. Конвекция: доминирует во внешней оболочке Солнца (конвективной зоне). Энергия переносится потоками горячей плазмы.
Процесс теплопроводности (прямой передачи энергии между частицами) вносит пренебрежимо малый вклад.