În fiecare zi, deja miliarde de ani, Soarele se ridică deasupra orizontului Pământului. Se află la 150 de milioane de kilometri distanță de noi, dar strălucește atât de strălucitor în cer încât este imposibil să se uite fără riscul de a afecta ochii. Pe suprafața soarelui, temperatura atinge 5500 de grade - suficient încât orice sondă să se descompună cu mult înainte de a zbura la suprafață. Pe scurt, Soarele este prea fierbinte ca să-l țină în pumn. Dar aceasta nu înseamnă că nu poate fi studiată. În galaxia noastră există mai mult de 100 de miliarde de stele, pe care de asemenea nu le putem vizita. În acest fel, reușim să găsim și să găsim modalități de a le studia.
De fapt, există câteva modalități de inteligent, care ne-au permis să înceapă să dezlege misterele stelelor împrăștiate pe cerul nopții, ca și în cazul în care acestea nu sunt departe de noi. Cum este posibil acest lucru?
Să începem cu lumina însăși. Poate că nu ne putem uita în siguranță la soare, dar instrumentele științifice - complet. După cum știți, lumina „alb“ este compus din toate culorile curcubeului, și putem vedea aceste culori - de la roșu închis la violet - în cazul în care „divizat“ prismă de lumină.
În 1802, omul de știință englez William Hyde Wollaston a făcut acest lucru cu lumina soarelui și a dezvăluit ceva neașteptat: linii întunecate în spectru. Câțiva ani mai târziu, opticianul german Josef von Fraunhofer a construit un instrument special pentru un spectrometru pentru o mai bună divizare a luminii. Și am văzut și mai mult din aceste linii întunecate.
În curând oamenii de știință au realizat că au apărut liniile întunecate în care culorile au dispărut din spectru. Acestea au dispărut, deoarece elementele din Soare și din jurul lor absoarbe aceste lungimi de undă specifice de lumină. Liniile întunecate, reiese, au indicat prezența anumitor elemente, hidrogen, sodiu și calciu.
Această descoperire extrem de inteligentă, frumoasă și simplă ne-a vorbit instantaneu despre elementele cheie ale celei mai apropiate stele. Cu toate acestea, așa cum spune Philippe Podsadlovskiy, fizician de la Universitatea Oxford, această abordare are limitările sale. "El poate spune doar despre compoziția suprafeței, dar el nu ne va spune nimic despre compoziția din centrul Soarelui", spune el.
Înțelegerea noastră privind randamentul masiv al energiei solare a început să se cristalizeze la începutul secolului al XX-lea, când sa sugerat că dacă atomii de hidrogen s-ar putea îmbina, ar crea un element cu totul nou - heliu - și ar elibera energie în acest proces. A devenit evident că Soarele este bogat în hidrogen și heliu și datorită puterii sale trecerea primului la cel din urmă. Cu toate acestea, această idee trebuia încă confirmată.
„În anii 1930, oamenii au realizat ca soarele, probabil, alimentează energia de fuziune de hidrogen, dar atâta timp cât rămâne pur și simplu o teorie“, explică Podsyadlovsky.
Apoi, studiul soarelui a devenit cu adevărat ciudat. Pentru a înțelege mai bine steaua care dă viață planetei noastre, trebuia să mergem în subteran. Trebuia să punem experimentele noastre sub munți. Deci, detectorul japonez Super Kamiokande (Super K) a fost proiectat, printre altele, care oferă rezultate excelente la munte.
La 1000 de metri sub suprafață se află o cameră ciudată. În acesta se află un lac cu apă extrem de curată și 13.000 de obiecte sferice care acoperă pereții, podeaua sub apă și tavan. Și aceasta nu este o configurație fantastică: așa funcționează Super K, care ne ajută să înțelegem principiile muncii Soarelui.
Odată ce detectorul este atât de adânc, evident, nu a fost construit pentru a detecta lumina. În schimb, el așteaptă particule speciale care se nasc în centrul stelei noastre și zboară prin materie, ca un avion care zboară prin aer.
Trei treizeci de particule trec prin voi în fiecare secundă. Dacă nu ar exista detectoare speciale, nu am fi aflat niciodată despre asta. Dar Super-K poate captura aproximativ 40 de particule pe zi, prin detectarea luminii speciale, care se naște atunci când aceste particule - neutrini - interactioneaza cu piscina cu apă curată.
A creat lumina incredibil de slab, dar generează un fel de halo în jurul neutrini, iar acest halo poate captura detectoare de lumină fenomenala sensibile sunt disponibile din abundență pe pereți.
Tipurile speciale de neutrini, determinate de această metodă, sunt dovezi directe ale faptului că în interiorul Soarei există o sinteză termonucleară a hidrogenului în heliu. Nu avem altă explicație pentru formarea neutrinilor.
„Poti prinde doar o mică fracțiune de neutrini, dar apoi calcula cât de multe neutrinii nu trebuie să se bazeze pe date reale“, spune Podsyadlovsky.
Ceea ce este și mai surprinzător: aceste neutrinuri se formează în timpul reacțiilor de sinteză în centrul Soarelui și după opt minute sunt detectate de detectorul Super-K. Studiul neutrinilor face posibilă observarea a ceea ce se întâmplă adânc în adâncurile soarelui practic în timp real.
Dacă acest lucru nu este suficient, putem chiar să descriem soarele cu această metodă. Este posibil să creați imagini ale interiorului Soare numai din măsurătorile realizate în subteran, unde lumina soarelui nu poate pătrunde.
Aceasta este ceea ce face Marie-Louise Aliotta, fizician nuclear la Universitatea din Edinburgh.
Ceea ce este deosebit de dificil în reacțiile de sinteză, explică Aliotta, este de a "forța" cei doi atomi să accepte o fuziune. Probabilitatea acestui lucru, în ciuda trilioanelor de atomi care plutesc peste tot, este neglijabilă.
Dar soarele are două avantaje, care înclină bolul în favoarea sintezei. Este masiv, prin urmare, are un număr mare de atomi și are și o gravitate puternică, care comprimă hidrogenul în plasmă: gazul hidrogen este sub o presiune atât de puternică încât electronii sunt separați de protoni din nucleu. Într-un astfel de mediu, reacția de sinteză are loc cu plăcere.
„În steaua de tip Sun probabilitatea că, în timpul unei reacții nucleare este eliberată o cantitate considerabilă de energie, este destul de mare, pur și simplu pentru că există o mulțime de protoni - explică Aliotta. - În laborator, avem un astfel de număr mare de protoni, deci este mult mai dificil de a studia aceste procese ".
Cu toate acestea, Aliotta este capabil să experimenteze sinteza în locuri precum Laboratorul de astrofizică nucleară subterană (LUNA) din Italia. Această lucrare îi permite lui Aliotte și colegilor săi să învețe mai multe despre modul în care are loc sinteza - ce produse sunt produse în același timp, cum interacționează particulele.
Este ușor să obțineți impresia că Soarele este un element constant care va străluci pentru totdeauna cu un nivel de invidiat de permanență. Dar nu este așa. De fapt, stelele au cicluri și durate de viață, care depind de mărimea lor și proporțiile exacte ale elementelor din interiorul lor și pot fi foarte diferite.
În ultimii ani, am reușit să aflăm mai multe despre schimbarea soarelui, studiind unele dintre caracteristicile acestuia. Spațiile, de exemplu, sunt patch-uri temporale întunecate care apar din când în când pe suprafața Soarelui. Sondele au fost capabile să studieze cu exactitate cât de multă radiație, inclusiv lumina vizibilă, emite Soarele timp de mai mulți ani.
În anii 1980, oamenii de știință care lucrează la misiunea Misiunii de maximă solară au realizat că, în decurs de zece ani, producția de energie a Soarelui a scăzut și apoi a crescut din nou. Dar ceea ce le-a surprins cu adevărat era numărul de pete solare care corespundeau acestei activități: cu cât erau mai mult, cu atât mai multă energie a fost eliberată de soare. Deoarece petele sunt mai întunecate și mai reci decât restul suprafeței solare, a fost o surpriză.
"Sa dovedit contrariul", spune Simon Foster de la Imperial College din Londra. "Era foarte ciudat că, cu atît mai întunecate și mai reci, cu atât mai tare va fi soarele".
În cele din urmă, oamenii de știință au descoperit motivul pentru acest lucru. Pe suprafața soarelui există zone deosebit de luminoase - torțe - care coincid cu pete solare, dar diferă de ele, astfel încât ambele sunt vizibile. Aceste lanterne eliberează excesul de energie.
Pe lângă spațiile solare, pot fi detectate și rachete solare - bule puternice de materie care scapă de pe suprafața Soarelui după acumularea energiei magnetice. Deoarece stelele emite radiații pe întreg spectrul electromagnetic, aceste erupții pot fi detectate de detectoarele cu raze X. Dar există și alte căi. De exemplu, ascultând undele radio este o altă formă de radiații electromagnetice.
Imensul telescop Jodrell Bank din Anglia, primul de acest gen, poate detecta rachete solare, spune Tim O'Brien de la Universitatea din Manchester, care lucreaza pe un telescop.
Telescoapele radio disting foarte bine momentele interesante din viata unei vedete. Când steaua se comportă "în mod normal" fără a afișa o activitate excesivă, nu emite o mulțime de unde radio. Dar când se naște stele, când mor, există multe unde radio.
"Vedem evenimente active. Vedem explozii de stele, valuri de șoc, vânturi stelare ", spune O'Brien.
Telescoapele radio au fost, de asemenea, folosite de cercetătorul din Irlanda de Nord, Jocelyn Bell Burnell, pentru a detecta pulsarii - un tip special de stele neutronice.
Stelele neutronice se nasc dupa explozii supranatura gigantice, cand steaua se prabuseste si devine incredibil de densa. Pulsarii sunt exemple de astfel de stele neutronice care emit radiații electromagnetice de la poli și pot fi detectate prin telescoape radio.
Datorită semnalelor periodice emise la fiecare câteva milisecunde, unii oameni de știință de la prima sa crezut că este o formă de comunicare specii inteligente pe întreg univers.
Datorită descoperirii multor pulsare, acum este clar că un puls regulat este generat de rotația stelei în sine.
"Se rotește în jurul axei verticale, iar fasciculul ăla ieșea în diagonală - ca și cum ar fi scuturat cerul", explică O'Brien. - Dacă se află pe linia de vizibilitate, veți vedea blițuri regulate pe măsură ce fasciculul se rotește. Ca un far. "
Unele stele sunt sortite să devină pulsari. Dar Soarele nostru nu va suferi o astfel de soartă: este prea mic pentru a exploda în reacția supranovării la sfârșitul vieții sale. Care va fi soarta lui în miliarde de ani?
Din observațiile altor stele din jurul nostru în galaxie, știm că există o serie de soluții posibile. Dar luând în considerare masa Soarelui nostru și comparându-l cu stele similare, am decis că viitorul soarelui nostru este destul de evident.
Ne așteptăm ca acesta să se extindă treptat pe măsură ce îmbătrânim - în următorii 5 miliarde de ani - să devenim un gigant roșu. Radiația va deveni mai slabă pe măsură ce se consumă combustibil pe bază de hidrogen. Lumina mai slabă va avea o frecvență mai mică, o energie mai mică, iar soarele se va bloca.
Apoi, după o serie de explozii, tot ce va rămâne va fi nucleul carbonului interior al Soarelui - un diamant de mărimea Pământului. Acest "pitic alb" se va răcori încet pentru un bilion de ani.
Încă nu știm prea multe despre Soare, iar o serie de proiecte sunt concepute pentru a rezolva puzzle-uri științifice cu multă îngrijorare.
De exemplu, Solar Probe Plus, care se va apropia mai aproape de Soare decât oricare altă sondă din istorie pentru a încerca să afle mai multe despre cum să producă vânturile solare, și pentru a înțelege de ce solară corona - aura de plasmă din întreaga lume - mai fierbinte decât suprafața sa reală.
Dar cunoaștem elementele de bază. Divizarea lumina soarelui pe spectrul de culori, capturarea neutrini adânc subteran de laborator inchis, am fost capabili să răspundă la multe întrebări importante cu privire la natura soarelui nostru. De asemenea, știm foarte multe despre ce este format din stele ca lumina produse, iar acest proces a produs o gamă largă de elemente, atât de necesară în lume.
De unde știm de ce constau stelele? Ilya Hel
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: