О солнце

avixa — 05.04.2025

Что является источником солнечной энергии? Какова природа процессов, в ходе которых производится огромное количество энергии? Сколько времени будет еще светить Солнце?

Первые попытки ответить на эти вопросы были сделаны астрономами в середине ХIX века, после формулирования физиками закона сохранения энергии.

Гипотеза №1

Роберт Майер предположил, что Солнце светит за счет постоянной бомбардировки поверхности метеоритами и метеорными частицами. Эта гипотеза была отвергнута, так как простой расчет показывает, что для поддержания светимости Солнца на современном уровне необходимо, чтобы на него за каждую секунду выпадало 2∙10^15 кг метеорного вещества. За год это составит 6∙10^22 кг, а за время существования Солнца, за 5 миллиардов лет – 3∙10^32 кг. Масса Солнца MSun = 2∙10^30 кг, поэтому за пять миллиардов лет на Солнце должно было выпасть вещества в 150 раз больше массы Солнца.

Гипотеза №2

Вторая гипотеза была высказана Гельмгольцем и Кельвином также в середине ХIX века. Они предположили, что Солнце излучает за счет сжатия на 60–70 метров ежегодно. Причина сжатия – взаимное притяжение частиц Солнца, именно поэтому данная гипотеза получила название контракционной. Если сделать расчет по данной гипотезе, то возраст Солнца будет не больше 20 миллионов лет, что противоречит современным данным, полученным по анализу радиоактивного распада элементов в геологических образцах земного грунта и грунта Луны.

 Гипотеза №3

Третью гипотезу о возможных источниках энергии Солнца высказал Джеймс Джинс в начале ХХ века. Он предположил, что в недрах Солнца содержатся тяжелые радиоактивные элементы, которые самопроизвольно распадаются, при этом излучается энергия. Например, превращение урана в торий и затем в свинец, сопровождается выделением энергии. Последующий анализ этой гипотезы также показал ее несостоятельность; звезда, состоящая из одного урана, не выделяла бы достаточно энергии для обеспечения наблюдаемой светимости Солнца. Кроме того, существуют звезды, по светимости во много раз превосходящие светимость нашей звезды. Маловероятно, что в тех звездах запасы радиоактивного вещества будут также больше.

 Гипотеза №4

В 1935 году Ханс Бете выдвинул гипотезу, что источником солнечной энергии может быть термоядерная реакция превращения водорода в гелий. Именно за это Бете получил Нобелевскую премию в 1967 году.

Современные представления о ядерных реакциях происходящих на Солнце:

Конечным продуктом цепочки ppI, доминирующей при температурах от 10 до 14 миллионов градусов, является ядро атома гелия, возникшее в результате слияния четырёх протонов с выделением энергии, эквивалентной 0,7 % массы этих протонов. Цикл включает в себя три стадии. Вначале два протона, имеющие достаточно энергии, чтобы преодолеть кулоновский барьер, сливаются, образуя дейтрон, позитрон и электронное; затем дейтрон сливается с протоном, образуя 3He; наконец, два ядра атома гелия-3 сливаются, образуя ядро атома гелия-4. При этом высвобождаются два протона.

• p + p → 2H + e+ + ve
• 2H + p → 3He + γ
• 3He + 3He → 4He + 2p

Другие две цепочки (ppII и ppIII) вносят вклад в цикл при более высоких температурах, чем ppI. На Солнце около 85 % слияний водорода в гелий-4 происходят через ppI.

Время, через которое Солнце израсходует своё «топливо» в ядре и эта реакция там прекратится, оценивается в 6 миллиардов лет. Дальнейшая эволюция Солнца связана со сжатием ядра, где начнётся ядерное горение гелия и продолжением горения водорода в сферической оболочке вокруг ядра.

_________________________________________________________

Выше размещена картинка, иллюстрирующая современные представления о ядерных реакциях на Солнце. Даже при беглом трезвом взгляде бросается в глаза их несостоятельность и даже одиозность. В чём же состоит одиозность современных представлений? Смотрим на картинку: два протона соединяются, после чего один из них, выбросив позитрон, превращается в нейтрон. Помимо того, что такое явление никогда никем не наблюдалось на практике, оно попросту противоречит элементарной логике. Да, нейтрон выбрасывает электрон и превращается в протон, и это экспериментальный факт. И протон, присоединив электрон, превращается в нейтрон (обратная реакция), и это тоже элементарный факт. Но в общепринятых на сегодня представлениях (иллюстрированных картинкой) нейтрон, выбросив электрон, превращается в протон, затем протон, выбросив позитрон, может превратиться опять в нейтрон, затем нейтрон... И так по замкнутому кругу, то есть бесконечно, как стишок «У попа была собака». Но мы же знаем, что ничто не появляется из ниоткуда; знаем и о Законе Сохранения Энергии, нарушить который ещё не удавалось никому.

Гипотеза №5

Наверняка у многих возникнет вопрос о представлениях самого автора и он кратко ответит.

По определению Солнце является абсолютно чёрным телом. Это означает, что излучение с его поверхности ничтожно малое в сравнении с количеством излучения, циркулирующего в его недрах.

Действительно ли масса Солнца уменьшается с излучением? Вряд ли. Сколько им поглощается вещества в виде астероидов, метеоритов, пыли, газов? Нам это неизвестно. А сколько им поглощается фотонов, в том числе длинноволновых? Тем более неизвестно. Процессы, происходящие в его недрах, разнообразны, и автор кратко опишет некоторые из них.

Внедряясь в тело Солнца и рассеиваясь на высокоэнергетических частицах, длинноволновой фотон претерпевает изменения вплоть до превращения в электрон/позитрон. Электроны и позитроны могут аннигилировать, а могут образовать предельно связанную систему протон или антипротон:

e+  +  e-  + e+ --> p+ ; e-  + e+  +  e- -->p-

Между протоном и антипротоном возникает электрическое взаимодействие и они сближаются, а далее либо разрушают друг друга, либо, при совпадении направления движения и спинов, образуют предельно связанную систему нейтралон (авторский термин), не являющуюся ни веществом, ни антивеществом. При поглощении нейтралоном (аименно антипротоном) позитрона последний превращается в дейтрон (ядро дейтерия).

Это только одна из всевозможных цепочек ядерного синтеза, не менее вероятен вариант присоединения нейтралона к более массивному ядру вещества с последующим захватом позитрона.

В заключение автор хотел бы озвучить свой ответ на часто задаваемый вопрос: «Когда же будет термояд?» Ответ таков:

Не дождётесь!

Оставить комментарий

Популярные посты:

figunet

Обзор модельного ряда Belgee: характеристики X70, X50 и S50

5koleso

«Проще залить бензин и ехать дальше»: отзывы водителей Rox 01

ametist_w

Сиреневая роза

colonelcassad

Торможение Телеграма

nikolamsu

Когда не хочется считать на один шаг вперед...

krambambyly

Цитата дня

• Ранее
• Архив