Космос и Человечество

Ядро нашей звезды представля­ет собой огромное ядерное пекло, температура и давление которого создают условия для ядерных реакций синтеза, т.е. ядра водорода, протоны, вступают в ре­акцию, в результате образуются яд­ра гелия. В ходе ядерных реакций, в этом их отличие от химических, одни элементы трансформируют­ся в другие (своего рода современ­ный «философский камень»), при этом происходит выброс огромно­го количества энергии. Благодаря этому Солнце так же, как и другие звезды, существует миллионы или миллиарды лет.

Строение атомов

В центре атома находится ядро. В него входит определенное коли­чество протонов, положительно заряженных частиц, и нейтронов -нейтральных элементарных час­тиц. Вокруг ядра движутся электро­ны (отрицательно заряженные), их количество равно числу протонов в ядре. Именно количество прото­нов определяет тин атома. Напри­мер, водород (наиболее простой элемент) имеет один протон, кис­лород - 8, железо - 26, золото - 79 и т.д. Существуют 92 различных элемента, химики классифициру­ют их по «Периодической таблице элементов».

Все, что нас окружает (планеты, звезды, мебель в нашем доме, мы сами), состоит из различных про­порций и комбинаций элементов. Химические элементы могут суще­ствовать и в чистом виде (водород, кислород, углерод, железо), и, со­четаясь, в более или менее слож­ных субстанциях (вода, растения, пластик, тело человека).

Столкновение двух ядер

Самая простая ядерная реакция, происходящая на Солнце, заклю­чается в следующем: комбиниру­ются два ядра водорода, т.е. два протона: это так называемая реак­ция протон-протон, она происхо­дит при температуре в 10-20 мил­лионов градусов (при подобной температуре атомы ионизируются, т.е. лишаются своих электронов, поэтому корректнее говорить не об атомах, а о ядрах). В ходе этой реакции два протона смешиваются и образуют новое ядро - ядро дей­терия - кроме позитрона (т.е. по­ложительно заряженного электрона и нейтрино, стабильной неза­ряженной элементарной частицы. Дейтерий - это тяжелый водород, его ядро включает не только про­тон, но и нейтрон.

Ядро дейтерия вступает в реак­цию с другим протоном, в резуль­тате образуется ядро гелия-3, не­стабильный изотоп гелия. Затем два ядра гелия-3 вступают в реак­цию, образуя ядро гелия-4 (стабильное) и два протона. Все готово для новой реакции.

Важно подчеркнуть, что в ре­зультате этой реакции высвобожда­ется огромное количество энергии. При формировании каждого ядра гелия образуется 600 миллиардов калорий. Этого достаточно для то­го, чтобы растопить 8000 тонн льда, т.е. «кубик» льда, одна сторона которого составляет 20 метров! В результате подобного типа реак­ций, происходящих на Солнце, каждую секунду высвобождаются миллиарды калорий энергии.

Углеродный цикл

Можно получить гелий из ядер водорода и другим способом. Речь идет о целой серии более сложных реакций, о так называемом угле­родном цикле. Эти реакции проис­ходят при более высокой температуре по сравнению с реакциями протон-протон.

Кроме того, они типичны для более крупных по сравнению с Солнцем звезд. Для того чтобы углеродный цикл состоялся, необ­ходимо и наличие других химиче­ских элементов - кроме углерода. Они выполняют роль катализато­ра. И все же небольшая часть энер­гии па Солнце генерируется и уг­леродным циклом. Суть реакции та же - ядро гелия-4 образуется из обычных протонов, при этом об­разуется огромное количество энергии.

Реакции этого тина происходят на огромных по величине звездах, в них участвуют и другие, более тя­желые по сравнению с углеродом элементы - кислород, сера, хлор и так далее до железа, оно является двадцать шестым элементом пери­одической системы. Следующие элементы не годятся для подобного типа реакций, так как для получе­ния ядер, более тяжелых по сравне­нию с железом, необходима энер­гия. То есть речь должна идти об эндотермических реакциях, при которых энергия поглощается из окружающей среды, в отличие от вышеперечисленных реакций, ко­торые являются изотермическими (при них энергия высвобождается).

Дети звезд

В ходе термоядерных реакций в ядрах образуются новые химиче­ские элементы начиная с самых простых - водорода, к примеру. Образование в природе Земли раз­личных элементов можно объяс­нить последствиями этих реакций.

Выводы действительно интерес­ные: следы любых химических элементов, кроме водорода и ге­лия, ведут в прошлое, когда та или иная звезда гигантским взрывом возвещала о конце своего сущест­вования. Сверхновые звезды, на­пример, выбрасывали химические элементы в межзвездное прост­ранство во время вспышки. Таким образом, они умирали.

Позже из миллиардов атомов, а также межзвездных газа и пыли образовались туманности. Именно они - прародители нашей Солнеч­ной системы и всего, входящего в ее состав, - включая нашу планету и наше тело. Вот почему можно сказать, что мы - дети звезд.

Жанлука Ранцини

< Предыдущая		Следующая >