Cred că nu este un secret pentru nimeni că soarele nostru și stelele pe care le vedem noaptea pe cer sunt aceleași. Doar că stelele „nopții” sunt mai departe de noi decât soarele.

Stele- Acestea sunt acumulări uriașe sferice de gaz fierbinte. De regulă, stelele constau din mai mult de 99% din gaz, fracțiunile de procent rămase reprezintă un număr mare de elemente (de exemplu, există aproximativ 60 dintre ele în soarele nostru). Temperatura suprafețelor diferitelor tipuri de stele variază de la 2.000 la 60.000 de grade Celsius.

Ce face ca stelele să emită lumină? Gânditorii antici credeau că suprafața soarelui arde în mod constant și, prin urmare, iradia lumină și căldură. Cu toate acestea, nu este. În primul rând, motivul emisiei de căldură și lumină este mult mai profund decât suprafața stelei, și anume în miez. Și în al doilea rând, procesele care au loc în adâncurile stelelor nu seamănă deloc cu arderea.

Procesul care are loc în interiorul stelelor se numește. Pe scurt, fuziunea termonucleară este procesul de transformare a materiei în energie și o cantitate incredibilă de energie este eliberată dintr-o cantitate minimă de materie.

Din punct de vedere științific, aceasta este o reacție în care nuclee atomice mai ușoare - de obicei izotopii hidrogenului(deuteriu și tritiu) se contopesc în nuclee mai grele - heliu. Pentru ca această reacție să aibă loc, este necesară o temperatură incredibil de ridicată - câteva milioane de grade.

Această reacție are loc în soarele nostru: la o temperatură centrală de 12.000.000 de grade, 4 atomi de hidrogen se contopesc într-un nucleu de heliu și se eliberează o cantitate inimaginabilă de energie: căldură, lumină și electromagnetism.

Cum ai putut ghici soarele pentru totdeauna, se va „arde singur” în timp. Oamenii de știință cred că încă mai există suficientă materie în ea pentru aproximativ 4-6 miliarde de ani, adică. undeva atâta timp cât a existat deja.

Stelele radiază cantități uriașe de căldură și lumină timp de multe miliarde de ani, ceea ce necesită un consum mare de combustibil. Până în secolul al XX-lea, nimeni nu-și putea imagina ce fel de combustibil era. Cea mai mare problemă în fizică a fost marea întrebare - de unde își iau stelele energia? Tot ce puteam face a fost să privim în sus spre cer și să ne dăm seama că există o „gaură” uriașă în cunoștințele noastre. Pentru a înțelege secretul stelelor, era nevoie de un nou motor de descoperire.

Era nevoie de heliu pentru a debloca secretul. Teoria lui Albert Einstein a demonstrat că stelele pot obține energie din interiorul atomilor. Secretul stelelor este ecuația lui Einstein, care este formula E \u003d ms 2. Într-un fel, numărul de atomi care alcătuiesc corpul nostru este energie concentrată, energie comprimată, energie comprimată în atomi (particule de praf cosmic) care alcătuiesc universul nostru. Einstein a demonstrat că această energie poate fi eliberată prin ciocnirea a doi atomi. Acest proces se numește fuziune termonucleară, această forță este cea care hrănește stelele.

Imaginați-vă, dar proprietățile fizice ale unei particule mici, subatomice, determină structura stelelor. Datorită teoriei lui Einstein, am învățat cum să eliberăm această energie în interiorul atomului. Acum oamenii de știință încearcă să simuleze sursa energiei stelare pentru a câștiga putere asupra puterii fuziunii în laborator.

În interiorul pereților laboratorului, lângă Oxford, în Anglia, se află mașina pe care Andrew Kirk și echipa sa o transformă într-un laborator „vedetă”. Această instalație se numește Tokamak. Practic, este o sticlă magnetică mare care conține o plasmă foarte fierbinte care poate simula condiții precum interiorul unei stele.

În interiorul Tokamak, atomii de hidrogen se opun unul altuia. Pentru a împinge atomii unul împotriva celuilalt, tokamak-ul îi încălzește până la 166 de milioane de grade, temperatură la care atomii se mișcă atât de repede încât nu pot evita să se ciocnească unii cu alții. Încălzirea este o mișcare, mișcarea particulelor încălzite este suficientă pentru a depăși forța de respingere. Călătorind cu mii de kilometri pe secundă, acești atomi de hidrogen se ciocnesc unul de altul și se combină pentru a forma un nou element chimic, heliu, și o cantitate mică de energie pură.

Hidrogenul cântărește puțin mai mult decât heliul, în procesul de ardere masa se pierde, masa pierdută este transformată în energie. Un tokamak poate suporta fuziunea unei fracțiuni de secundă, dar în interiorul unei stele, fuziunea nucleelor ​​nu se oprește de miliarde de ani, motivul este simplu - dimensiunea stelei.

O stea trăiește prin gravitație. De aceea stelele sunt mari, uriașe. Pentru a comprima o stea, aveți nevoie de o forță uriașă de atracție pentru a elibera o cantitate incredibilă de energie, suficientă pentru fuziunea termonucleară. Acesta este secretul stelelor, de aceea ele strălucesc.

Sinteza în miezul stelei solare generează în fiecare secundă puterea care ar fi suficientă pentru un miliard de bombe nucleare. O stea este o bombă uriașă cu hidrogen. Atunci de ce nu se sparge în bucăți? Faptul este că gravitația comprimă straturile exterioare ale stelei. Gravitația și sinteza duc un mare război, a cărui atracție vrea să zdrobească steaua și energia de fuziune care vrea să arunce steaua din interior, acest conflict și acest echilibru creează o stea.

Aceasta este o luptă pentru putere care continuă de-a lungul vieții unei stele. Aceste lupte pe stele sunt cele care creează lumina și fiecare rază a călătoriei stelare face o călătorie incredibilă, lumina călătorește cu 1080 de milioane de kilometri pe oră. Într-o secundă, un fascicul de lumină poate înconjura pământul de șapte ori, nimic din univers nu se mișcă atât de repede.

Deoarece majoritatea stelelor sunt foarte departe, lumina călătorește sute, mii, milioane și chiar miliarde de ani pentru a ajunge la noi. Când stația spațială care orbitează Hubble privește în colțurile îndepărtate ale universului nostru, vede o lumină care a călătorit de miliarde de ani. Lumina stelei Etequilia pe care o vedem astăzi pornește în călătoria sa - acum 8.000 de ani, lumina Betelgeuse a fost pe drum de când Columb a descoperit America - acum 500 de ani. Chiar și lumina Soarelui zboară până la noi timp de 8 minute.

Când soarele sintetizează heliu din hidrogen, se produce o particulă de lumină, un foton. Acest fascicul de lumină are o călătorie lungă și dificilă până la suprafața Soarelui. Întreaga stea o împiedică, când apare un foton se prăbușește în alt atom, alt proton, alt neutron, nu contează, este absorbit, apoi reflectat într-o altă direcție și mișcându-se atât de haotic în interiorul Soarelui, încât trebuie să se spargă. afară.

Fotonul va trebui să se repezi sălbatic, să se prăbușească în atomii gazului de miliarde de ori și să iasă cu disperare. E amuzant, pentru a ieși din miezul Soarelui este nevoie de un foton de mii de ani și doar 8 minute pentru a zbura de la suprafața Soarelui pe Pământ. Fotonii sunt surse de căldură și lumină, datorită cărora viața diversă și uimitoare este susținută pe planeta noastră Pământ!

Se calculează că, în medie, cantitatea de radiație emanată de fiecare metru pătrat al suprafeței solare este de 62 de mii de kilowați, ceea ce este aproximativ egal cu puterea hidrocentralei Volhov. Puterea de radiație a întregului Soare este echivalentă cu munca a 5 miliarde de miliarde (5 10 18) de astfel de centrale electrice!

Să mai dăm o cifră: fiecare metru pătrat de suprafață solară emite atât de multă lumină cât i-ar putea da 5 milioane de becuri de 100 de wați... Așadar, neobosit, corpul nostru luminos radiant „funcționează” nu de secole sau chiar de milenii, ci pentru miliarde de ani!

Ce se întâmplă pe Soare? De unde atrage în mod continuu o cantitate cu adevărat colosală de energie?

În 1920, eminentul astronom englez Arthur Eddington (1882-1944) a sugerat pentru prima dată că fuziunea termonucleară ar putea fi sursa de energie solară. Ulterior, alți oameni de știință au dezvoltat această idee. Conform conceptelor moderne, reacțiile nucleare au loc în adâncurile Soarelui și stelelor similare, adică procese în timpul cărora nu se formează compuși chimici, ci nucleele de noi elemente chimice. Și în măruntaiele fierbinți ale luminii, unde temperatura poate ajunge la 15 milioane de grade, nucleele atomilor de hidrogen - protoni, depășind forța de repulsie reciprocă, se apropie și, „contopindu-se”, formează nuclee de heliu. Acest proces de transformare a hidrogenului în heliu constă dintr-un lanț de trei interacțiuni nucleare consecutive, numite ciclul proton-proton, în urma căruia se formează un nucleu de heliu din patru nuclee de hidrogen. Dar masa unui nucleu de heliu este ceva mai mică decât masa a patru protoni. Deci, în sinteza a 1 g de hidrogen, „defectul de masă” este de 7 mg. Știind acest lucru și folosindu-l, descoperit de Albert Einstein (1879-1955) legea raportului dintre masă și energie, putem calcula că doar la „arderea” a 1 g de hidrogen se eliberează 150 de miliarde de calorii! Într-un „cazan termonuclear”, 564 de milioane de tone de hidrogen ar trebui să „ardă” în fiecare secundă, adică să se transforme în 560 de milioane de tone de heliu. Și dacă jumătate din rezervele de hidrogen rămase de pe Soare ar merge la fuziunea termonucleară, atunci Soarele ar străluci și ar încălzi Pământul cu o forță neîncetată pentru încă 30 de miliarde de ani. Aceasta înseamnă că procesul termonuclear poate fi acea sursă inepuizabilă de energie solară, care de atâta vreme nu a putut fi stabilită.

Reacțiile termonucleare au loc numai la temperaturi de peste 10 milioane de grade. O astfel de temperatură ridicată poate domina doar în cea mai „centrală” regiune a Soarelui cu o rază egală cu aproximativ un sfert din solar. Energia din acest reactor termonuclear autocontrolat este eliberată sub formă de raze gamma dure.

„Scurgerea” radiațiilor din centrul Soarelui spre suprafață este extrem de lentă. În acest caz, în procesul de transfer de energie de la strat la strat, cuante gamma sunt zdrobite. Mai întâi, se transformă în cuante de raze X, apoi în ultraviolete... Va dura aproximativ 10 milioane de ani până când cuantele gama născute în intestinele stelei să iasă din ea ca fotoni ai luminii vizibile. Astfel, lumina emisă de Soare astăzi a fost generată la sfârșitul perioadei terțiare, adică cu mult înainte ca tipul de om modern să apară pe Pământ.

Dar radiația optică (vizibilă) a Soarelui nu reflectă esența fizică a fenomenelor care au loc în adâncurile stelei. Și dacă da, atunci fuziunea termonucleară solară este doar o ipoteză care trebuie dovedită.

Masa Soarelui este de 99,9% din masa întregului sistem solar. Principalele elemente din care constă sunt hidrogenul (73%) și heliul (25%). Alte elemente includ fier, nichel, azot, oxigen, sulf, siliciu, carbon, magneziu, calciu, crom, neon. Densitatea stelei este scăzută - 1,4 g / cm 3, iar tipul său este o pitică galbenă. Dacă comparăm Soarele cu, atunci raportul dintre diametrul va fi 109:1, masa 333.000:1 și volumul 1.300.000:1. Vârsta luminii noastre este de 4,57 miliarde de ani.

vânt însorit

vânt însorit- un flux continuu de plasmă de origine solară, care se propagă din atmosfera Soarelui și umple sistemul solar. Datorită temperaturii ridicate a coroanei solare, presiunea straturilor de deasupra nu poate echilibra presiunea materiei coroanei. Această substanță este aruncată în spațiu sub formă de vânt solar, răspândindu-se la o distanță de până la 100 u.a. a.u. - unitate astronomică 1 unitate astronomică = 149.597.871 de kilometri. Aceasta este distanța medie de la Pământ la Soare.

În figură, câmpul gol din centru acoperă un spațiu de 32 de ori dimensiunea Soarelui. Diametrul imaginii este jumătate din diametrul orbitei. Punctele din spatele soarelui sunt stelele.

De ce strălucește soarele

Strălucirea soarelui- rezultatul eliberării de energie uriașă eliberată ca urmare a apariției unei reacții termonucleare în miezul său. Se cheltuiește puțină substanță, se eliberează multă energie (de milioane de ori mai mult decât în ​​cazul arderii convenționale).

Se credea că Soarele strălucește din cauza arderii elementelor care alcătuiesc compoziția sa. Dar, conform estimărilor aproximative, chiar și a celor brute, nu se poate „arde” de miliarde de ani, Soarele ar fi trebuit să se stingă cu destul de mult timp în urmă, după ce a pierdut masa, încălcând astfel echilibrul gravitațional din sistemul planetelor. Dar Soarele strălucește de miliarde de ani și nu se va stinge prea curând.

Eclipsă de soare

O eclipsă de soare este un fenomen astronomic în care Luna blochează complet sau parțial Soarele de o persoană de pe Pământ. În timpul unei eclipse, poate fi observată corona solară.

supernove. Conform teoriei principale, Soarele și sistemul solar s-au format dintr-un nor de gaz și praf, care a fost tocmai rămășița unei explozii de supernovă.

Sunt cunoscuți câțiva gemeni ai vedetei noastre. Sunt similare ca masă, luminozitate, vârstă și temperatură. Aceștia sunt 18 Scorpion, 37 Gemeni, Beta Canis Hounds, HD 44594 și HIP56948.

Activitatea vitală a întregii vieți de pe pământ este susținută de lumina soarelui. El este o sursă de căldură, de creștere, de dezvoltare. Timp de multe secole, omenirea s-a întrebat de unde vine puterea nesfârșită în luminare? Mai ales care este cauza unei astfel de străluciri și cât va dura?

Ipoteze eșuate despre strălucirea Soarelui

De secole, oamenii de știință au fost convinși că Soarele este foarte dens, compus din material combustibil și arde constant. Dar se știe că niciun metal, piatră sau altă substanță nu poate face acest lucru la infinit. Focul se va stinge într-o zi.

Vârsta stelei fierbinți a fost stabilită de mult timp. Ea dă lumină în jurul său sistemului planetar de multe miliarde de ani (cu mult înainte de apariția primului om). Doar temperatura suprafeței este de 6000 de grade. Devine clar că „siguranța” nu ar fi suficientă până astăzi. Ar fi trebuit să fie ars până la pământ.

Materiale conexe:

Alte planete și sisteme planetare

Alți oameni de știință au căutat secretul luminii permanente în ciocnirile nesfârșite ale unui corp ceresc cu milioanele de meteoriți pe care îi atrage. Dar această teorie s-a dovedit a fi greșită. Conform unor calcule matematice stricte, masa meteoriților a depășit semnificativ masa Soarelui în istoria de mai multe miliarde de ani a existenței. Ar fi fost distrus de bombardiere similare.

: Distanța de la Pământ la Soare este în medie de 150 de milioane de km. Lumina soarelui o învinge în 8,3 minute.

Au fost prezentate versiuni despre atracția excesivă a particulelor solare, care provoacă comprimarea volumului unei stele luminoase. Dar de fiecare dată au fost dezvăluite noi defecte.

Abia la începutul secolului trecut, fizicienii și-au îndreptat atenția către structura internă și procesele asociate cu caracteristicile acesteia.

Soarele este o minge gazoasă fierbinte, care depășește masa pământului de peste 1,3 milioane de ori. În centru se află miezul, a cărui temperatură depășește 15.000.000 de grade. Îndeplinește funcția de reactor nuclear. Urmând de la el la suprafață, se disting mai multe zone: transfer radiativ, convectiv, fotosferă, cromosferă, coroană. Soarele este format din:

• hidrogen (74%)
• heliu (25%)
• alte 60 de articole (aproximativ 1%).

Materiale conexe:

De ce strălucesc stelele?

Strălucirea soarelui

Cu fiecare secundă, hidrogenul mai ușor este ars în centru, ceea ce îl transformă în heliu greu. Pentru formarea unui miez de heliu este necesară fuziunea a 4 miezuri de hidrogen. Acest proces este identic cu reacțiile din bomba atomică, doar că mai lent. Și se numește fuziune termonucleară.