Енергія Сонця.
Чому Сонце світить і не холоне вже мільярди років? Яке «паливо»дає йому енергію? Відповіді на це питання вчені шукали століттями, і тільки впочатку XX століття було знайдено правильне рішення. Тепер відомо, що, як іінші зірки, світить завдяки що протікають в його надрах термоядернимреакцій. Що ж це за реакції?
Якщо ядра атомів легких елементів зіллються в ядро атома більш важкогоелементу, то маса нового виявиться менше, ніж сумарна маса тих, зяких воно утворилося. Залишок маси перетворюється на енергію, якувідносять частинки, які звільнилися в ході реакції. Ця енергія майже повністюпереходить в тепло. Така реакція синтезу атомних ядер може відбуватисятільки при дуже високому тиску і температурі понад 10 млн. градусів.
Тому вона і називається термоядерної.
Основна речовина, що становить Сонце, - водень, на його частку припадаєблизько 71% всієї маси світила. Майже 27% належить гелію, а інші 2% --більш важким елементам, таким як вуглець, азот, кисень і метали.
Головним «паливом» Сонця служить саме водень. З чотирьох атомівводню в результаті ланцюжка перетворень утворюється один атом гелію. А зкожного грама водню, який бере участь в реакції, виділяється 6x1011 Дженергії! На Землі такої кількості енергії вистачило б для того, щобнагріти від температури 0о C до точки кипіння 1000 м3 води.
Розглянемо механізм термоядерної реакції перетворення водню в гелій,яка, мабуть, найбільш важлива для більшості зірок. Називається вонапротон-протонної, так як починається з тісного зближення двох ядер атомаводню - протонів.
Протони заряджені позитивно, тому взаємно відштовхуються, причому, зазакону Кулона, сила цього відштовхування обернено пропорційна квадратувідстані і при тісного зближення повинна стрімко зростати. Однакпри дуже високій температурі і тиску швидкості теплового руху частинокнастільки великі, а часткам так тісно, що найбільш швидкі з них все ж такизближуються один з одним і опиняються у сфері впливу ядерних сил. Урезультаті може статися ланцюжок перетворень, яка завершитьсявиникненням нового ядра, що складається з двох протонів і двох нейтронів, --ядра гелію.
Далеко не кожне зіткнення двох протонів призводить до ядерної реакції. Упротягом мільярдів років протон може постійно стикатися з іншимипротонами, так і не дочекавшись ядерного перетворення. Але якщо в моменттісного зближення двох протонів відбудеться ще й інше малоймовірне дляядра подія-розпад протона на нейтрон, позитрон і нейтрино (такий процесназивається бета-розпадом), то протон з нейтронів об'єднаються в стійкеядро важкого водню-дейтерію.
Ядро дейтерію (Дейтон) за своїми властивостями схоже на ядро водню, тількиважче. Але, на відміну від останнього, в надрах зірки ядро дейтерію довгоіснувати не може. Вже через кілька секунд, зіткнувшись ще з однимпротоном, але приєднує його до себе, випускає могутній гамма-квант істає ядром ізотопу гелію, у якого два протони пов'язані не з двоманейтронами, як у звичайного гелію, а з однією. Раз на кілька мільйонів роківтакі ядра легкого гелію зближуються настільки тісно, що можуть об'єднаєтьсяв ядро звичайного гелію, «відпустивши на свободу» два протона.
Отже, в результаті послідовних перетворень утворюється ядро звичайногогелію. Породжені в ході реакції позитрони і гамма-кванти передають енергіюнавколишнього газу, а нейтрино зовсім йдуть з зірки, тому що маютьдивовижною здатністю проникати через величезні товщі речовини, не зачепившині одного атома.
Реакція перетворення водню в гелій відповідальна за те, що всередині
Сонця зараз набагато більше гелію, ніж на його поверхні. Природно,виникає питання: що ж буде з Сонцем, коли весь водень у його ядрівигорить і як скоро це відбудеться?
Виявляється, приблизно через 5 млрд. років вміст водню в ядрінастільки зменшиться, що його горіння почнеться в шарі навколо ядра. Цепризведе до «роздування» сонячної атмосфери, збільшення розмірів Сонця,падіння температури на поверхні і підвищення її в ядрі. Поступово Сонцеперетвориться на червоний гігант - порівняно холодну зірку величезногодіаметру з атмосферою, що перевершує межі орбіти Землі. Життя Сонця нацьому не закінчиться, і воно буде зазнавати ще багато змін, поки вЗрештою, не стане холодним і щільним газовим кулею, усередині якоговже не відбувається ніяких термоядерних реакцій.
