Myslím, že pre nikoho nie je tajomstvom, že naše slnko a hviezdy, ktoré vidíme v noci na oblohe, sú rovnaké. To sú len „nočné“ hviezdy, ktoré sú od nás ďalej ako slnko.

hviezdy- Sú to obrovské sférické nahromadenia horúceho plynu. Hviezdy sa spravidla skladajú z viac ako 99% z plynu tvoria zvyšné zlomky percent obrovské množstvo prvkov (napr. na našom slnku je ich asi 60). Teplota povrchov rôznych typov hviezd sa pohybuje od 2 000 do 60 000 stupňov Celzia.

Čo spôsobuje, že hviezdy vyžarujú svetlo? Starovekí myslitelia si mysleli, že povrch slnka neustále horí, a preto vyžaruje svetlo a teplo. Avšak nie je. Po prvé, dôvod vyžarovania tepla a svetla je oveľa hlbší ako povrch hviezdy, konkrétne v jadro. A po druhé, procesy prebiehajúce v hlbinách hviezd vôbec nie sú ako spaľovanie.

Proces, ktorý prebieha vo vnútri hviezd, sa nazýva. Stručne povedané, termonukleárna fúzia je proces premeny hmoty na energiu a z minimálneho množstva hmoty sa uvoľňuje neskutočné množstvo energie.

Z vedeckého hľadiska ide o reakciu, pri ktorej sú ľahšie atómové jadrá - zvyčajne izotopy vodíka(deutérium a trícium) sa spájajú do ťažších jadier - hélium. Aby k tejto reakcii došlo, je potrebná neuveriteľne vysoká teplota - niekoľko miliónov stupňov.

Táto reakcia prebieha na našom slnku: pri teplote jadra 12 000 000 stupňov sa 4 atómy vodíka spoja do 1 jadra hélia a uvoľní sa nepredstaviteľné množstvo energie: teplo, svetlo a elektromagnetizmus.

Ako si mohol hádať slnko navždy, časom sa „spáli“. Vedci sa domnievajú, že hmoty je v ňom stále dosť na približne 4-6 miliárd rokov, t.j. niekde, pokiaľ už existuje.

Hviezdy vyžarujú obrovské množstvo tepla a svetla po mnoho miliárd rokov, čo si vyžaduje obrovskú spotrebu paliva. Až do dvadsiateho storočia si nikto nevedel predstaviť, o aký druh paliva ide. Najväčším problémom fyziky bola veľká otázka – odkiaľ hviezdy berú energiu? Jediné, čo sme mohli urobiť, bolo pozrieť sa do neba a uvedomiť si, že v našich vedomostiach je obrovská „diera“. Na pochopenie tajomstva hviezd bol potrebný nový motor objavovania.

Na odhalenie tajomstva bolo potrebné hélium. Teória Alberta Einsteina dokázala, že hviezdy môžu získavať energiu z atómov. Tajomstvom hviezd je Einsteinova rovnica, čo je vzorec E \u003d ms 2. V istom zmysle je počet atómov, ktoré tvoria naše telo, koncentrovaná energia, stlačená energia, energia stlačená do atómov (častíc kozmického prachu), ktoré tvoria náš vesmír. Einstein dokázal, že táto energia sa môže uvoľniť zrážkou dvoch atómov. Tento proces sa nazýva termonukleárna fúzia, je to sila, ktorá živí hviezdy.

Predstavte si, ale fyzikálne vlastnosti malej subatomárnej častice určujú štruktúru hviezd. Vďaka Einsteinovej teórii sme sa naučili, ako túto energiu vo vnútri atómu uvoľniť. Teraz sa vedci pokúšajú simulovať zdroj hviezdnej energie, aby získali moc nad silou fúzie v laboratóriu.

V stenách laboratória neďaleko Oxfordu v Anglicku je stroj, ktorý Andrew Kirk a jeho tím menia na „hviezdne“ laboratórium. Táto inštalácia sa nazýva Tokamak. Je to v podstate veľká magnetická fľaša, ktorá drží veľmi horúcu plazmu, ktorá dokáže simulovať podmienky ako vo vnútri hviezdy.

Vo vnútri Tokamaku stoja proti sebe atómy vodíka. Aby sa atómy proti sebe tlačili, tokamak ich zahreje až na 166 miliónov stupňov, pri tejto teplote sa atómy pohybujú tak rýchlo, že sa nedokážu vyhnúť vzájomnej zrážke. Ohrev je pohyb, pohyb ohriatych častíc stačí na prekonanie odpudivej sily. Tieto atómy vodíka sa pohybujú rýchlosťou tisícok kilometrov za sekundu a narážajú do seba a spájajú sa a vytvárajú nový chemický prvok, hélium a malé množstvo čistej energie.

Vodík váži o niečo viac ako hélium, v procese spaľovania sa hmota stráca, stratená hmota sa premieňa na energiu. Tokamak dokáže podporiť splynutie zlomku sekundy, no vo vnútri hviezdy sa splynutie jadier po miliardy rokov nezastaví, dôvod je jednoduchý – veľkosť hviezdy.

Hviezda žije gravitáciou. Preto sú hviezdy veľké, obrovské. Na stlačenie hviezdy potrebujete obrovskú príťažlivú silu, aby ste uvoľnili neskutočné množstvo energie, ktorá je dostatočná na termonukleárnu fúziu. Toto je tajomstvo hviezd, preto žiaria.

Syntéza v jadre slnečnej hviezdy generuje každú sekundu výkon, ktorý by stačil na miliardu jadrových bômb. Hviezda je obrovská vodíková bomba. Prečo sa to potom nerozbije na kúsky? Faktom je, že gravitácia stláča vonkajšie vrstvy hviezdy. Gravitácia a syntéza vedú veľkú vojnu, ktorej príťažlivosť chce rozdrviť hviezdu a fúzna energia, ktorá chce hviezdu rozbiť zvnútra, tento konflikt a táto rovnováha vytvárajú hviezdu.

Toto je boj o moc, ktorý pokračuje počas života hviezdy. Práve tieto boje na hviezdach vytvárajú svetlo a každý lúč hviezdnej cesty urobí neuveriteľnú cestu, svetlo sa pohybuje rýchlosťou 1080 miliónov kilometrov za hodinu. Za jednu sekundu môže lúč svetla obísť Zem sedemkrát, nič vo vesmíre sa nepohybuje tak rýchlo.

Keďže väčšina hviezd je veľmi ďaleko, svetlo sa k nám dostane stovky, tisíce, milióny a dokonca miliardy rokov. Keď vesmírna stanica Hubble na obežnej dráhe nahliadne do vzdialených kútov nášho vesmíru, uvidí svetlo, ktoré putovalo miliardy rokov. Svetlo hviezdy Etequilia, ktoré dnes vidíme, sa vydalo na cestu - pred 8 000 rokmi svetlo Betelgeuze lietalo odkedy Kolumbus objavil Ameriku - pred 500 rokmi. Aj svetlo Slnka k nám letí aj 8 minút.

Keď slnko syntetizuje hélium z vodíka, vzniká častica svetla, fotón. Tento lúč svetla má za sebou dlhú a náročnú cestu na povrch Slnka. Celá hviezda tomu bráni, keď sa objaví fotón narazí na ďalší atóm, ďalší protón, ďalší neutrón, to je jedno, pohltí sa, potom sa odrazí iným smerom a pohybuje sa tak chaoticky vo vnútri Slnka, musí sa zlomiť von.

Fotón sa bude musieť divoko rútiť, miliardykrát naraziť do atómov plynu a zúfalo sa ponáhľať von. Je to smiešne, dostať sa z jadra Slnka trvá fotónu tisíce rokov a iba 8 minút, kým preletí z povrchu Slnka na Zem. Fotóny sú zdrojmi tepla a svetla, vďaka ktorým je na našej planéte Zem podporovaný rozmanitý a úžasný život!

Vypočítalo sa, že v priemere množstvo žiarenia vychádzajúceho z každého štvorcového metra slnečného povrchu je 62 tisíc kilowattov, čo sa približne rovná výkonu vodnej elektrárne Volchov. Sila žiarenia celého Slnka sa rovná práci 5 miliárd miliárd (5 10 18) takýchto elektrární!

Uveďme ešte jeden údaj: každý štvorcový meter slnečnej plochy vyžaruje toľko svetla, koľko by mu mohlo poskytnúť 5 miliónov 100-wattových žiaroviek... Naše žiarivé svietidlo teda neúnavne „pracuje“ nie stáročia či dokonca tisícročia, ale miliardy rokov!

Čo sa deje na Slnku? Kde nepretržite čerpá skutočne kolosálne množstvo energie?

V roku 1920 významný anglický astronóm Arthur Eddington (1882-1944) prvýkrát navrhol, že zdrojom slnečnej energie by mohla byť termonukleárna fúzia. Následne túto myšlienku rozvinuli ďalší vedci. Podľa moderných predstáv prebiehajú v hlbinách Slnka a podobných hviezd jadrové reakcie, teda procesy, pri ktorých nevznikajú chemické zlúčeniny, ale jadrá nových chemických prvkov. A v horúcich útrobách svietidla, kde môže teplota dosiahnuť 15 miliónov stupňov, sa jadrá atómov vodíka - protóny, ktoré prekonávajú silu vzájomného odpudzovania, približujú k sebe a „spájaním“ vytvárajú jadrá hélia. Tento proces premeny vodíka na hélium pozostáva z reťazca troch po sebe nasledujúcich jadrových interakcií, tzv protón-protónový cyklus, v dôsledku čoho sa zo štyroch vodíkových jadier vytvorí jedno jadro hélia. Ale hmotnosť jadra hélia je o niečo menšia ako hmotnosť štyroch protónov. Takže pri syntéze 1 g vodíka je "hromadný defekt" 7 mg. Toto vedieť a používať to objavil Albert Einstein (1879-1955) zákon o vzťahu hmoty a energie, vieme vypočítať, že len pri „spálení“ 1 g vodíka sa uvoľní 150 miliárd kalórií! V slnečnom termonukleárnom „kotli“ by každú sekundu malo „spáliť“ 564 miliónov ton vodíka, teda premeniť sa na 560 miliónov ton hélia. A ak by polovica zostávajúcich zásob vodíka na Slnku išla na termonukleárnu fúziu, potom by Slnko svietilo a zohrievalo Zem neutíchajúcou silou na ďalších 30 miliárd rokov. To znamená, že termonukleárny proces môže byť tým nevyčerpateľným zdrojom slnečnej energie, ktorý sa tak dlho nepodarilo vytvoriť.

Termonukleárne reakcie prebiehajú iba pri teplotách nad 10 miliónov stupňov. Takáto vysoká teplota môže dominovať iba v „najcentrálnejšej“ oblasti Slnka s polomerom rovným štvrtine Slnka. Energia v tomto samoriadnom termonukleárnom reaktore sa uvoľňuje vo forme tvrdých gama lúčov.

„Únik“ žiarenia zo stredu Slnka na povrch je extrémne pomalý. V tomto prípade sa v procese prenosu energie z vrstvy na vrstvu rozdrvia gama kvantá. Najprv sa premenia na röntgenové kvantá, potom na ultrafialové... Potrvá asi 10 miliónov rokov, kým z hviezdy vyjdú gama kvantá zrodené v útrobách ako fotóny viditeľného svetla. Svetlo, ktoré dnes vyžaruje Slnko, teda vzniklo na konci treťohôr, teda dávno predtým, ako sa na Zemi objavil typ moderného človeka.

Ale optické (viditeľné) žiarenie Slnka neodráža fyzikálnu podstatu javov vyskytujúcich sa v hlbinách hviezdy. A ak áno, tak slnečná termonukleárna fúzia je len hypotéza, ktorú treba dokázať.

Hmotnosť Slnka je 99,9% hmotnosti celej slnečnej sústavy. Hlavnými prvkami, z ktorých sa skladá, sú vodík (73 %) a hélium (25 %). Medzi ďalšie prvky patrí železo, nikel, dusík, kyslík, síra, kremík, uhlík, horčík, vápnik, chróm, neón. Hustota hviezdy je nízka - 1,4 g / cm 3 a jej typ je žltý trpaslík. Ak porovnáme Slnko, potom pomer priemeru bude 109:1, hmotnosť 333 000:1 a objem 1 300 000:1. Vek nášho svietidla je 4,57 miliardy rokov.

slnečný vietor

slnečný vietor- súvislý prúd plazmy slnečného pôvodu, šíriaci sa z atmosféry Slnka a vypĺňajúci slnečnú sústavu. V dôsledku vysokej teploty slnečnej koróny nemôže tlak nadložných vrstiev vyrovnať tlak korónovej hmoty. Táto látka je vyvrhovaná do vesmíru v podobe slnečného vetra, šíri sa do vzdialenosti až 100 a.u. a.u. - astronomická jednotka 1 astronomická jednotka = 149 597 871 kilometrov. Toto je priemerná vzdialenosť od Zeme k Slnku.

Na obrázku prázdne pole v strede pokrýva priestor 32-krát väčší ako Slnko. Priemer obrazu je polovica priemeru obežnej dráhy. Body za slnkom sú hviezdy.

Prečo svieti slnko

Žiara slnka- výsledok uvoľnenia obrovskej energie uvoľnenej v dôsledku výskytu termonukleárnej reakcie v jeho jadre. Spotrebuje sa málo látky, uvoľní sa veľa energie (miliónkrát viac ako pri klasickom spaľovaní).

Kedysi sa verilo, že Slnko svieti v dôsledku spaľovania prvkov, ktoré tvoria jeho zloženie. Ale podľa hrubých odhadov, dokonca aj hrubých, nemôže „vyhorieť“ za miliardy rokov, Slnko malo vyhasnúť už dávno po strate hmotnosti, čím sa narušila gravitačná rovnováha v systéme planét. Ale Slnko svieti už miliardy rokov a tak skoro nezhasne.

Zatmenie Slnka

Zatmenie Slnka je astronomický jav, pri ktorom Mesiac úplne alebo čiastočne blokuje Slnko od človeka na Zemi. Počas zatmenia je možné pozorovať slnečnú korónu.

supernovy. Podľa hlavnej teórie Slnko a slnečná sústava vznikli z oblaku plynu a prachu, ktorý bol práve pozostatkom výbuchu supernovy.

Známych je niekoľko dvojčiat našej hviezdy. Sú podobné v hmotnosti, svietivosti, veku a teplote. Ide o 18 Škorpiónov, 37 Blížencov, Beta psovitých psov, HD 44594 a HIP56948.

Slnečné svetlo podporuje životne dôležitú činnosť všetkého života na Zemi. Je zdrojom tepla, rastu, rozvoja. Po mnoho storočí sa ľudstvo čudovalo, odkiaľ sa v svietidle berie tá nekonečná sila? Najmä čo je príčinou takejto žiary a ako dlho vydrží?

Neúspešné predpoklady o žiare Slnka

Vedci boli po stáročia presvedčení, že Slnko je veľmi husté, zložené z horľavého materiálu a neustále horí. Ale je známe, že žiadny kov, kameň ani iná látka to nedokáže donekonečna. Oheň jedného dňa vyhasne.

Vek rozžeravenej hviezdy je už dávno stanovený. Už mnoho miliárd rokov (dávno pred objavením sa prvého človeka) dáva svetlo okolo seba do planetárneho systému. Len povrchová teplota je 6000 stupňov. Ukazuje sa, že „poistka“ by dodnes nestačila. Malo to byť spálené do tla.

Súvisiace materiály:

Iné planéty a planetárne systémy

Iní vedci hľadali tajomstvo stáleho svetla v nekonečných zrážkach nebeského telesa s miliónmi meteoritov, ktoré priťahuje. Ale táto teória sa ukázala ako nesprávna. Podľa prísnych matematických výpočtov hmotnosť meteoritov výrazne prevyšovala hmotnosť Slnka v mnohomiliardovej histórii existencie. Podobné bombardéry by ho zničili.

: Vzdialenosť od Zeme k Slnku je v priemere 150 miliónov km. Slnečné svetlo ju prekoná za 8,3 minúty.

Boli predložené verzie o nadmernej príťažlivosti slnečných častíc, čo spôsobuje stlačenie objemu svietiacej hviezdy. Ale zakaždým sa odhalili nové nedostatky.

Až na začiatku minulého storočia fyzici obrátili svoju pozornosť na vnútornú štruktúru a procesy spojené s jej vlastnosťami.

Slnko je horúca plynná guľa, ktorá prevyšuje hmotnosť Zeme viac ako 1,3 milióna krát. V strede je jadro, ktorého teplota presahuje 15 000 000 stupňov. Plní funkciu jadrového reaktora. Od nej na povrch sa rozlišuje niekoľko zón: prenos žiarenia, konvekcia, fotosféra, chromosféra, koróna. Slnko sa skladá z:

• vodík (74 %)
• hélium (25%)
• ďalších 60 položiek (približne 1 %).

Súvisiace materiály:

Prečo hviezdy svietia?

Žiara slnka

Každou sekundou sa v strede spaľuje ľahší vodík, ktorý ho premieňa na ťažké hélium. Na vytvorenie 1 jadra hélia je potrebná fúzia 4 vodíkových jadier. Tento proces je identický s reakciami v atómovej bombe, len je pomalší. A volá sa to termonukleárna fúzia.