Saya pikir itu bukan rahasia bagi siapa pun bahwa matahari kita dan bintang-bintang yang kita lihat di malam hari di langit adalah sama. Itu hanya "malam" bintang lebih jauh dari kita daripada matahari.

bintang- Ini adalah akumulasi gas panas berbentuk bola besar. Sebagai aturan, bintang terdiri dari lebih dari 99% dari gas, fraksi yang tersisa dari persen menyumbang sejumlah besar elemen (misalnya, ada sekitar 60 di antaranya di matahari kita). Suhu permukaan berbagai jenis bintang berkisar antara 2.000 hingga 60.000 derajat Celcius.

Apa yang membuat bintang memancarkan cahaya? Pemikir kuno berpikir bahwa permukaan matahari terus-menerus terbakar, dan karenanya memancarkan cahaya dan panas. Namun, tidak. Pertama, penyebab pancaran panas dan cahaya jauh lebih dalam dari permukaan bintang, yaitu di inti. Dan kedua, proses yang terjadi di kedalaman bintang sama sekali tidak seperti pembakaran.

Proses yang terjadi di bagian dalam bintang disebut. Singkatnya, fusi termonuklir adalah proses mengubah materi menjadi energi, dan sejumlah besar energi dilepaskan dari sejumlah kecil materi.

Dari sudut pandang ilmiah, ini adalah reaksi di mana inti atom yang lebih ringan - biasanya isotop hidrogen(deuterium dan tritium) bergabung menjadi inti yang lebih berat - helium. Agar reaksi ini terjadi, diperlukan suhu yang sangat tinggi - beberapa juta derajat.

Reaksi ini terjadi di matahari kita: pada suhu inti 12.000.000 derajat, 4 atom hidrogen bergabung menjadi 1 inti helium dan sejumlah energi yang tak terbayangkan dilepaskan: panas, cahaya, dan elektromagnetisme.

Bagaimana Anda bisa menebak matahari? selama-lamanya, itu akan "membakar dirinya sendiri" dari waktu ke waktu. Para ilmuwan percaya bahwa masih ada cukup materi di dalamnya selama sekitar 4-6 miliar tahun, yaitu. di suatu tempat selama itu sudah ada.

Bintang memancarkan panas dan cahaya dalam jumlah besar selama miliaran tahun, yang membutuhkan konsumsi bahan bakar dalam jumlah besar. Sampai abad kedua puluh, tidak ada yang bisa membayangkan jenis bahan bakar apa itu. Masalah terbesar dalam fisika adalah pertanyaan besar - dari mana bintang mendapatkan energinya? Yang bisa kami lakukan hanyalah melihat ke langit dan menyadari bahwa ada "lubang" besar dalam pengetahuan kami. Untuk memahami rahasia bintang-bintang, diperlukan mesin penemuan baru.

Helium diperlukan untuk membuka rahasia. Teori Albert Einstein membuktikan bahwa bintang bisa mendapatkan energi dari dalam atom. Rahasia bintang-bintang adalah persamaan Einstein, yang merupakan rumus E \u003d ms 2. Dalam arti, jumlah atom yang membentuk tubuh kita adalah energi terkonsentrasi, energi terkompresi, energi yang dikompresi menjadi atom (partikel debu kosmik) yang membentuk alam semesta kita. Einstein membuktikan bahwa energi ini dapat dilepaskan dengan menumbuk dua atom. Proses ini disebut fusi termonuklir, gaya inilah yang memberi makan bintang-bintang.

Bayangkan, tetapi sifat fisik partikel subatom kecil menentukan struktur bintang. Berkat teori Einstein, kita telah belajar bagaimana melepaskan energi ini di dalam atom. Sekarang para ilmuwan mencoba untuk mensimulasikan sumber energi bintang untuk mendapatkan kekuatan atas kekuatan fusi di laboratorium.

Di dalam dinding laboratorium, dekat Oxford di Inggris, adalah mesin yang Andrew Kirk dan timnya ubah menjadi laboratorium "bintang". Instalasi ini disebut Tokamak. Ini pada dasarnya adalah botol magnet besar yang menampung plasma sangat panas yang dapat mensimulasikan kondisi seperti bagian dalam bintang.

Di dalam Tokamak, atom hidrogen saling bertentangan. Untuk mendorong atom satu sama lain, tokamak memanaskannya hingga 166 juta derajat, di mana suhu atom bergerak begitu cepat sehingga mereka tidak dapat menghindari tabrakan satu sama lain. Pemanasan adalah gerakan, gerakan partikel yang dipanaskan cukup untuk mengatasi gaya tolak. Dengan kecepatan ribuan kilometer per detik, atom-atom hidrogen ini saling bertabrakan dan bergabung membentuk unsur kimia baru, helium, dan sejumlah kecil energi murni.

Hidrogen sedikit lebih berat dari helium, dalam proses pembakaran massa hilang, massa yang hilang diubah menjadi energi. Tokamak dapat mendukung fusi sepersekian detik, tetapi di bagian dalam bintang, fusi inti tidak berhenti selama miliaran tahun, alasannya sederhana - ukuran bintang.

Sebuah bintang hidup dengan gravitasi. Itu sebabnya bintang-bintang itu besar, besar. Untuk memampatkan bintang, Anda memerlukan gaya tarik yang sangat besar untuk melepaskan energi dalam jumlah yang luar biasa, cukup untuk fusi termonuklir. Inilah rahasia bintang-bintang, inilah mengapa mereka bersinar.

Sintesis di inti bintang matahari menghasilkan setiap detik kekuatan yang cukup untuk satu miliar bom nuklir. Bintang adalah bom hidrogen raksasa. Kenapa tidak hancur berkeping-keping saja? Faktanya adalah bahwa gravitasi menekan lapisan luar bintang. Gravitasi dan sintesis sedang mengobarkan perang besar, daya tarik yang ingin menghancurkan bintang dan energi fusi yang ingin meledakkan bintang dari dalam, konflik dan keseimbangan ini menciptakan sebuah bintang.

Ini adalah perebutan kekuasaan yang berlanjut sepanjang hidup bintang. Perkelahian di bintang-bintang inilah yang menciptakan cahaya, dan setiap sinar perjalanan bintang membuat perjalanan yang luar biasa, cahaya bergerak 1080 juta kilometer per jam. Dalam satu detik, seberkas cahaya dapat mengelilingi bumi tujuh kali, tidak ada di alam semesta yang bergerak begitu cepat.

Karena sebagian besar bintang sangat jauh, cahaya menempuh perjalanan ratusan, ribuan, jutaan, dan bahkan miliaran tahun untuk mencapai kita. Ketika stasiun luar angkasa Hubble yang mengorbit mengintip ke sudut-sudut jauh alam semesta kita, ia melihat cahaya yang telah melakukan perjalanan selama miliaran tahun. Cahaya bintang Etequilia yang kita lihat hari ini memulai perjalanan - 8.000 tahun yang lalu, cahaya Betelgeuse telah terbang sejak Columbus menemukan Amerika - 500 tahun yang lalu. Bahkan cahaya Matahari terbang ke kita selama 8 menit.

Ketika matahari mensintesis helium dari hidrogen, partikel cahaya, foton, dihasilkan. Berkas cahaya ini menempuh perjalanan yang panjang dan sulit ke permukaan Matahari. Seluruh bintang mencegahnya, ketika sebuah foton muncul itu menabrak atom lain, proton lain, neutron lain, tidak masalah, itu diserap, kemudian dipantulkan ke arah yang berbeda dan bergerak begitu kacau di dalam Matahari, ia harus pecah keluar.

Foton harus bergegas dengan liar, menabrak atom-atom gas miliaran kali dan mati-matian bergegas keluar. Lucunya, untuk keluar dari inti Matahari, dibutuhkan sebuah foton ribuan tahun dan hanya 8 menit untuk terbang dari permukaan Matahari ke Bumi. Foton adalah sumber panas dan cahaya, berkat kehidupan yang beragam dan menakjubkan yang didukung di planet Bumi kita!

Dihitung bahwa rata-rata jumlah radiasi yang berasal dari setiap meter persegi permukaan matahari adalah 62 ribu kilowatt, yang kira-kira sama dengan kekuatan pembangkit listrik tenaga air Volkhov. Kekuatan radiasi seluruh Matahari setara dengan kerja 5 miliar miliar (5 10 18) pembangkit listrik semacam itu!

Mari kita beri satu angka lagi: setiap meter persegi permukaan matahari memancarkan cahaya sebanyak 5 juta bola lampu 100 watt yang bisa diberikan ... Jadi, tanpa lelah, pancaran termasyhur kita "bekerja" bukan selama berabad-abad atau bahkan ribuan tahun, tetapi untuk miliaran tahun!

Apa yang terjadi pada Matahari? Di mana ia terus-menerus menarik jumlah energi yang sangat besar?

Pada tahun 1920, astronom Inggris terkemuka Arthur Eddington (1882-1944) pertama kali menyarankan bahwa fusi termonuklir bisa menjadi sumber energi matahari. Selanjutnya, ilmuwan lain mengembangkan ide ini. Menurut konsep modern, reaksi nuklir terjadi di kedalaman Matahari dan bintang-bintang serupa, yaitu, proses di mana bukan senyawa kimia yang terbentuk, tetapi inti unsur kimia baru. Dan di perut termasyhur yang panas, di mana suhunya bisa mencapai 15 juta derajat, inti atom hidrogen - proton, mengatasi gaya tolakan timbal balik, saling mendekat dan, "bergabung", membentuk inti helium. Proses mengubah hidrogen menjadi helium ini terdiri dari rantai tiga interaksi nuklir berurutan, yang disebut siklus proton-proton, sebagai akibatnya satu inti helium terbentuk dari empat inti hidrogen. Tapi massa inti helium agak kurang dari massa empat proton. Jadi, dalam sintesis 1 g hidrogen, "cacat massa" adalah 7 mg. Mengetahui hal ini dan menggunakannya ditemukan oleh Albert Einstein (1879-1955) hukum hubungan massa dan energi, kita dapat menghitung bahwa hanya ketika "membakar" 1 g hidrogen, 150 miliar kalori dilepaskan! Dalam "boiler" termonuklir surya, 564 juta ton hidrogen harus "dibakar" setiap detik, yaitu, berubah menjadi 560 juta ton helium. Dan jika setengah dari sisa cadangan hidrogen di Matahari pergi ke fusi termonuklir, maka Matahari akan bersinar dan menghangatkan Bumi dengan kekuatan yang tak henti-hentinya selama 30 miliar tahun lagi. Ini berarti bahwa proses termonuklir dapat menjadi sumber energi matahari yang tidak ada habisnya, yang untuk waktu yang lama tidak dapat ditentukan.

Reaksi termonuklir hanya berlangsung pada suhu di atas 10 juta derajat. Suhu setinggi itu hanya dapat mendominasi di wilayah paling "tengah" Matahari dengan radius yang sama dengan sekitar seperempat radius matahari. Energi dalam reaktor termonuklir yang dikendalikan sendiri ini dilepaskan dalam bentuk sinar gamma keras.

"Kebocoran" radiasi dari pusat Matahari ke permukaan sangat lambat. Dalam hal ini, dalam proses transfer energi dari lapisan ke lapisan, kuanta gamma dihancurkan. Pertama, mereka berubah menjadi kuanta sinar-X, lalu menjadi ultraviolet ... Dibutuhkan sekitar 10 juta tahun sebelum kuanta gamma yang lahir di perut bintang keluar sebagai foton cahaya tampak. Dengan demikian, cahaya yang dipancarkan Matahari hari ini dihasilkan pada akhir periode Tersier, yaitu, jauh sebelum tipe manusia modern muncul di Bumi.

Tetapi radiasi optik (terlihat) Matahari tidak mencerminkan esensi fisik dari fenomena yang terjadi di kedalaman bintang. Dan jika demikian, maka fusi termonuklir matahari hanyalah hipotesis yang perlu dibuktikan.

Massa Matahari adalah 99,9% dari massa seluruh tata surya. Unsur utama yang terdiri dari hidrogen (73%) dan helium (25%). Unsur-unsur lain termasuk besi, nikel, nitrogen, oksigen, belerang, silikon, karbon, magnesium, kalsium, kromium, neon. Kepadatan bintangnya rendah - 1,4 g / cm 3, dan jenisnya adalah katai kuning. Jika dibandingkan dengan Matahari, maka perbandingan diameternya adalah 109:1, massa 333.000:1, dan volume 1.300.000:1. Usia termasyhur kita adalah 4,57 miliar tahun.

angin cerah

angin cerah- aliran terus menerus plasma asal matahari, menyebar dari atmosfer Matahari dan mengisi tata surya. Karena suhu korona matahari yang tinggi, tekanan lapisan di atasnya tidak dapat mengimbangi tekanan materi korona. Zat ini dikeluarkan ke luar angkasa dalam bentuk angin matahari, menyebar hingga jarak hingga 100 pagi a.u. - satuan astronomi 1 unit astronomi = 149.597.871 kilometer. Ini adalah jarak rata-rata dari Bumi ke Matahari.

Pada gambar, bidang kosong di tengah meliputi ruang 32 kali ukuran Matahari. Diameter bayangan adalah setengah diameter orbit. Titik di belakang matahari adalah bintang.

Mengapa matahari bersinar

Cahaya matahari- hasil pelepasan energi besar yang dilepaskan sebagai akibat dari terjadinya reaksi termonuklir di intinya. Sedikit zat yang dikeluarkan, banyak energi yang dikeluarkan (jutaan kali lebih banyak dibandingkan dengan pembakaran konvensional).

Dulu diyakini bahwa Matahari bersinar karena pembakaran unsur-unsur yang membentuk komposisinya. Tetapi menurut perkiraan kasar, bahkan yang kasar, ia tidak dapat "terbakar" selama miliaran tahun, Matahari seharusnya sudah mati sejak lama, kehilangan massa, sehingga melanggar keseimbangan gravitasi dalam sistem planet. Tetapi Matahari telah bersinar selama miliaran tahun dan tidak akan padam dalam waktu dekat.

Gerhana matahari

Gerhana matahari adalah fenomena astronomi di mana Bulan sepenuhnya atau sebagian menghalangi Matahari dari seseorang di Bumi. Selama gerhana, korona matahari dapat diamati.

supernova. Menurut teori utama, Matahari dan tata surya terbentuk dari awan gas dan debu, yang justru merupakan sisa ledakan supernova.

Beberapa kembaran bintang kita diketahui. Mereka serupa dalam massa, luminositas, usia, dan suhu. Ini adalah 18 Scorpio, 37 Gemini, Beta Canis Hounds, HD 44594 dan HIP56948.

Aktivitas vital semua kehidupan di bumi didukung oleh sinar matahari. Dia adalah sumber kehangatan, pertumbuhan, perkembangan. Selama berabad-abad, umat manusia bertanya-tanya dari mana datangnya kekuatan tak berujung dalam termasyhur? Terutama apa penyebab pancaran seperti itu, dan berapa lama itu akan bertahan?

Asumsi yang gagal tentang cahaya Matahari

Selama berabad-abad, para ilmuwan telah yakin bahwa Matahari sangat padat, terdiri dari bahan yang mudah terbakar dan terus menyala. Tetapi diketahui bahwa tidak ada logam, batu, atau zat lain yang dapat melakukan ini tanpa batas. Api suatu saat akan padam.

Usia bintang merah-panas telah lama ditetapkan. Ia telah memberikan cahaya di sekelilingnya ke sistem planet selama miliaran tahun (jauh sebelum kemunculan manusia pertama). Hanya suhu permukaan yang 6000 derajat. Menjadi jelas bahwa "sekring" tidak akan cukup sampai hari ini. Seharusnya dibakar sampai rata dengan tanah.

Bahan terkait:

Planet lain dan sistem planet

Ilmuwan lain telah mencari rahasia cahaya permanen dalam tumbukan tak berujung benda angkasa dengan jutaan meteorit yang ditariknya. Namun teori ini ternyata salah. Menurut perhitungan matematis yang ketat, massa meteorit secara signifikan melebihi massa Matahari dalam sejarah keberadaan multimiliar tahun. Itu akan dihancurkan oleh pembom serupa.

: Jarak Bumi ke Matahari rata-rata 150 juta km. Sinar matahari mengatasinya dalam 8,3 menit.

Versi diajukan tentang daya tarik berlebihan partikel matahari, menyebabkan kompresi volume bintang bercahaya. Tapi setiap kali kekurangan baru terungkap.

Hanya pada awal abad terakhir, fisikawan mengalihkan perhatian mereka ke struktur internal dan proses yang terkait dengan fitur-fiturnya.

Matahari adalah bola gas panas, melebihi massa bumi lebih dari 1,3 juta kali. Di tengah adalah inti, yang suhunya melebihi 15.000.000 derajat. Ini melakukan fungsi reaktor nuklir. Mengikuti darinya ke permukaan, beberapa zona dibedakan: transfer radiasi, konvektif, fotosfer, kromosfer, korona. Matahari terdiri dari:

• hidrogen (74%)
• helium (25%)
• 60 item lainnya (sekitar 1%).

Bahan terkait:

Mengapa bintang bersinar?

Cahaya matahari

Setiap detik, hidrogen yang lebih ringan dibakar di tengah, yang mengubahnya menjadi helium berat. Untuk pembentukan 1 inti helium, diperlukan peleburan 4 inti hidrogen. Proses ini identik dengan reaksi di bom atom, hanya lebih lambat. Dan itu disebut fusi termonuklir.