Древний мир

Непознанное

Космос

Почему светит солнце?

ЖИЗНЬ СОЛНЦА

Уже давно известно, что самыми распространенными химическими элементами на Солнце являются водород и гелий. Собственно говоря, гелий и был открыт сначала на Земле, где его ничтожные количества, а в спектре Солнца, откуда и получил свое название «мнос» обозначает по-гречески «солнечный»). Водород и гелий… Но мы только что видели, что эти химические элементы — начальный и конечный продукты цепочки ядерных превращений, в ходе которых выделяется очень значительная энергия. Может быть, именно эти превращения и объяснят, почему Солнце «горит и не сгорает»?

Немецкий ученый Бете сделал подсчеты. Энергия, испускаемая Солнцем в виде тепла и света, известна, масса Солнца — тоже. Оставалось найти только количество протонов в веществе Солнца, энергию, выделяющуюся в каждом акте синтеза, и, наконец, вероятность этого синтеза.

Первое определить оказалось совсем несложно — примерная доля водорода в солнечном веществе и вес протона известны. С помощью ядерных реакций синтеза, возбужденных в лабораторных условиях, удалось оценить и энергию, выделяющуюся при синтезе ядер водорода в ядро гелия.

Самым сложным оказался подсчет вероятности реакций синтеза : чем энергичнее движутся протоны, то есть чем большую скорость они имеют, тем ближе они могут подходить друг к другу, тем больше вероятность их слияния. В начале мы установили, что чем выше температура, тем быстрее движутся молекулы. С теми уточнениями понятия температуры, которые мы затем сделали, это положение можно применить и к движению атомных ядер, в частности протонов.

Результат подсчета показал, что цепочка превращений протонов в ядра гелия вполне может объяснить наблюдающуюся интенсивность солнечного излучения, если предположить, что внутри Солнца существуют температуры более десяти миллионов градусов. При таких температурах легкие ядра давно уже лишены своих электронных оболочек, так что солнечное вещество представляет собой не что иное, как «идеальную» плазму.

Цепочка превращений — так называемый протонно-протонный цикл — даже при такой гигантской температуре, как в недрах Солнца, ввиду относительной разреженности солнечного вещества и малой вероятности процесса синтеза протекает исключительно медленно: на один акт синтеза ядра гелия из протонов уходит около 16 миллиардов лет! Но протонов на Солнце неисчислимые полчища, и в результате каждую секунду в глубинах Солнца происходят многочисленные акты ядерного синтеза, в каждом из которых выделяется сравнительно небольшая, а в целом колоссальная, энергия, столь щедро излучаемая светилом в пространство.

Солнце непрерывно расходует солнечное «горючее» — протоны, превращая их в «золу» — ядра гелия. Что произойдет, когда будут «сожжены» все протоны? Солнце потухнет? И если так, то когда это произойдет? Расчет показывает, что протонов на Солнце так много, что при сегодняшней интенсивности его «горения» оно просуществует в виде мировой печки еще много миллиардов лет.

А потом? Быть может, Солнце остынет. Но есть и другая возможность. Оказывается, «зола» тоже может гореть : вполне вероятно новое движение но «лестнице устойчивости» — от гелия к кислороду.

Мы не будем подробно рассматривать эту цепочку ядерных превращений. Прежде всего, для начала основного ее звена три ядра гелия должны собраться в одном месте и соединиться друг с другом в ядро углерода. Поскольку это случается редко, — не забудем, что все три ядра должны иметь, кроме того, и огромные скорости, чтобы преодолеть взаимное их отталкивание, гораздо большее, чем между протонами, — вероятность первого превращения очень мала. Такое слияние требует еще большей температуры, чем в недрах Солнца, — около 100 миллионов градусов.

Но благодаря огромному количеству ядер гелия в «золе» оно все же будет осуществляться довольно часто. Как только из трех ядер гелия образовалось ядро углерода, начинается новая цепочка превращений. Ядро углерода, захватив три раза по одному протону и один раз превратив протон в нейтрон, превращается в ядро кислорода, но легкого: до обычного кислорода этому ядру не хватает одного нейтрона. Ядро легкого кислорода очень неустойчиво и, не дожидаясь недостающего нейтрона, распадается в несколько этапов. В конце концов из него образуются… углерод и гелий, с которых мы и начинали.

Страницы: 1 2 3


Наша библиотека

Самое читаемое сегодня: