Тест по астрономии: Физические характеристики Солнца (10-11 класс)
Тест по астрономии «Физические характеристики Солнца» для 10-11 классов — это проверочная работа, предназначенная для оценки глубины понимания учащимися физической природы нашей звезды. Вопросы касаются условий гидростатического равновесия, термодинамических параметров недр, состояния вещества и структуры ядра.
1
Какое условие обеспечивает стабильность размеров Солнца, не позволяя ему сжиматься под действием собственной гравитации?
Правильный ответ:
Гидростатическое равновесие: равенство сил гравитации и газового давленияПояснение:
Правильный ответ — Гидростатическое равновесие: равенство сил гравитации и газового давления. Солнце представляет собой газовый шар, где в каждой точке сила тяжести, направленная к центру, уравновешивается силой давления горячего газа, направленной наружу. Это равновесие поддерживается благодаря высокой температуре в недрах, генерируемой термоядерными реакциями.2
Какова оценочная температура в центре (ядре) Солнца?
Правильный ответ:
Около 14 миллионов КПояснение:
Правильный ответ — Около 14 миллионов К. Теоретические расчеты и модели внутреннего строения показывают, что для протекания термоядерных реакций протон-протонного цикла и поддержания необходимого давления температура в центре должна составлять приблизительно 1,4 · 10^7 К.3
Чему равна средняя плотность солнечного вещества?
Правильный ответ:
1,4 · 10^3 кг/м³Пояснение:
Правильный ответ — 1,4 · 10^3 кг/м³. Это значение получается при делении общей массы Солнца на его объем. Оно сопоставимо с плотностью воды (1000 кг/м³) и гораздо меньше средней плотности Земли (5500 кг/м³), так как Солнце состоит из легких элементов — водорода и гелия.4
В каком агрегатном состоянии находится вещество в недрах Солнца?
Правильный ответ:
Полностью ионизированная плазмаПояснение:
Правильный ответ — Полностью ионизированная плазма. Из-за чрезвычайно высоких температур (миллионы градусов) энергия теплового движения частиц превышает энергию связи электронов в атомах. Атомы полностью теряют электроны, и вещество представляет собой смесь свободных ядер и электронов.5
Какую молярную массу водорода используют при расчетах давления в недрах Солнца и почему?
Правильный ответ:
0,5 · 10^-3 кг/моль, так как водород полностью ионизованПояснение:
Правильный ответ — 0,5 · 10^-3 кг/моль, так как водород полностью ионизован. При ионизации каждый атом водорода распадается на протон и электрон. Число частиц удваивается при той же массе, что эквивалентно уменьшению средней молярной массы смеси в два раза по сравнению с атомарным водородом.6
Какая часть Солнца называется ядром, где непосредственно протекают термоядерные реакции?
Правильный ответ:
Центральная область радиусом около 0,3 RПояснение:
Правильный ответ — Центральная область радиусом около 0,3 R. Условия, необходимые для термоядерного синтеза (экстремальные температура и плотность), достигаются только в самых глубоких недрах звезды. Вне этой зоны температура недостаточна для преодоления кулоновского барьера между протонами.7
Во сколько раз, согласно теоретическим оценкам, давление в центре Солнца превышает атмосферное давление на Земле?
Правильный ответ:
В сотни миллиардов разПояснение:
Правильный ответ — В сотни миллиардов раз. Расчеты по барометрическим формулам и моделям звезд показывают, что давление в центре достигает величин порядка 10^16 Па (или сотен миллиардов атмосфер). Такое колоссальное давление необходимо, чтобы выдерживать вес всех внешних слоев гигантской звезды.8
Какое значение получается при расчете средней температуры солнечного вещества, исходя из условия равновесия?
Правильный ответ:
Около 4 · 10^6 КПояснение:
Правильный ответ — Около 4 · 10^6 К. Если приравнять давление гравитации к газовому давлению для упрощенной модели Солнца, получается средняя температура около 4-6 миллионов Кельвинов. Это значение является промежуточным между температурой поверхности (6000 К) и температурой в центре (14 млн К).9
Чему равна плотность вещества в самом центре (ядре) Солнца?
Правильный ответ:
Около 1,5 · 10^5 кг/м³Пояснение:
Правильный ответ — Около 1,5 · 10^5 кг/м³ (или 150 г/см³). Несмотря на то, что это газ (плазма), из-за колоссального давления частицы упакованы очень плотно. Плотность ядра Солнца в 13 раз превышает плотность свинца, однако благодаря высокой температуре вещество сохраняет свойства идеального газа.10
Какая сила непосредственно препятствует гравитационному коллапсу Солнца?