Солнце

В недрах Солнца ( Часть 2 )

Дело в том, что в составе солнечного вещества, видимо, присутствуют ничтожные примеси атомных ядер углерода с атомным весом 12. II они могут служить своего рода посредниками преобразования протонов в ядра гелия. Вот как разворачиваются события.

В среднем раз в 13 миллионов лет быстрый протон проникает в ядро углерода-12 и образует ядро азота-13, который приблизительно через 14 мин. претерпевает радиоактивный распад, излучая позитрон и нейтрино и превращаясь в ядро углерода-13. Примерно через 2,7 миллиона лет ядро углерода-13 захватывает второй протон, что приводит к возникновению устойчивого ядра азота-14. Это ядро в среднем раз в 32 миллиона лет способно захватить третий протон и преобразоваться в ядро кислорода-15, которое очень быстро (в среднем через 3 мин.) выбрасывает позитрон и нейтрино, чтобы превратиться в ядро азота-15. Наконец, 100 тысяч лет спустя ядро азота-15 захватывает четвертый протон, выбрасывает ядро гелия и превращается в ядро углерода-12, с которого и началась вся цепочка реакций.

Записывается углеродный цикл так:

С⁶₁₂ + Н¹₁ = N¹³₇ + n - выделяется 1,95 Мэв энергии

N¹³₇ = C¹³₆ + b⁺ + g - выделяется 1,20 Мэв энергии

C¹³₆ + Н¹₁ = N¹⁴₇ + n - выделяется 7,62 Мэв энергии

N¹⁴₇ + H¹₁ = O¹⁵₈ + n - выделяется 7,34 Мэв энергии

O¹⁵₈ = N¹⁵₇ + b⁺ + g - выделяется 1,68 Мэв энергии

N¹⁵₇ + Н¹₁ = C¹²₆ + He⁴₂ - выделяется 4, Мэв энергии

Внимательно приглядевшись к этой последовательности реакций, вы убедитесь, что углеродные ядра в ней не расходуются. Зато в результате цикла 4 протона превращаются в ядро гелия. Другими словами, энергетический итог получается точно такой же, как и в протонно-протонном цикле. Итог этот колоссален. Синтез каждого грамма гелия сопровождается выделением 175 тысяч квт-ч энергии.

Поддерживая огромную температуру в недрах светила, энергия ядерного синтеза не дает затухнуть порождающему ее грандиозному солнечному пожару и мощными лучистыми потоками вырывается наружу.

Надо подчеркнуть, что слияние атомных ядер в недрах Солнца имеет некоторое сходство с обыкновенным горением. Мы поджигаем спичкой кучу хвороста, и она пылает, пока не истлеет последняя ветка. На Солнце же "топливо" ядерное. Оно поджигается высокой температурой солнечных глубин, затем цепочками попарных ядерных взаимодействий захватываются большие массы вещества, выделяющаяся огромная энергия поддерживает высокую температуру, и "пожар" длится, пока не исчерпается все "горючее".

Такие процессы в физике именуются цепными термоядерными реакциями синтеза. Первая часть слова - "термо" означает, что реакция возбуждается действием теплоты, высокой температуры.

Вы можете спросить, как первоначально возник солнечный термоядерный пожар. Ведь не мог водород "гореть" вечно. Некоторые ученые так отвечают на этот вопрос.

Когда-то в далеком прошлом существовало облако холодной разреженной межзвездной материи. Постепенно под действием силы тяготения оно сгущалось, уплотнялось. Сжатие влекло за собой повышение температуры (по тому же закону, по которому нагревается воздух, сдавленный поршнем велосипедного насоса). Наконец, температура достигла многих миллионов градусов. Вот тогда-то и начал разгораться цепной термоядерный процесс синтеза гелия.

Кстати сказать, термоядерного горючего - водорода - на Солнце колоссальные запасы. И хватит его на срок, который невозможно себе даже представить: примерно на сто миллиардов лет! Добавим еще, что цепные термоядерные реакции синтеза (причем не только гелия, но и других элементов) - не редкость во Вселенной. Именно они дают лучистую энергию звездам. Именно от них берет начало длинная вереница энергетических преобразований, вливающих свет, тепло и жизнь во все существующее в природе.

перейти к началу страницы