Datorită a ceea ce strălucește stelele

Capitolul IV. Datorită a ceea ce strălucește stelele?

Pentru o perioadă destul de lungă de timp, oamenii știu că Soarele emite enorme de energie - constanta solara (puterea de radiații pe unitatea de suprafață perpendicular pe fluxul luminos al Soarelui) a fost măsurată prin măsurători calorimetrie directe. Având în vedere distanța de la Pământ la Soare, este ușor să calculați puterea totală radiată. Dar, în detrimentul a ceea ce procese este această energie eliberat?

În secolul al 19-lea, motivat ca aceasta: Să soarele este compus numai din carbon și oxigen în proporțiile corecte, este cunoscut masa Soarelui, de asemenea, cunoscut puterea de radiații și de combustibil valoare calorica, este de a calcula posibila durata de viață maximă a corpurilor de iluminat. A fost primit un răspuns

5000 de ani, care era în acord cu ideile biblice, dar nu se potriveau oamenilor de știință. - De la geologie deja în acele zile se știa că istoria planetei are, cel puțin câteva, nici măcar milioane, dar miliarde de ani. Mai mult, datele geologice au vorbit despre stabilitatea excepțională a constantei solare pe întreaga perioadă.

secolului 20 cu noile sale fizica permit mai multe astronomice de puzzle-uri, dar acest lucru este necesar cunoașterea unei multitudini de domenii diferite - termodinamica si fizica statistica, spectroscopie, mecanica cuantică, fizica nucleară, relativitatea specială și generală.

Astfel, mecanica cuantică și fizica statistică (folosind distribuția statistică a Planck) oferă un răspuns cantitativ precis nu numai la puterea de radiație integrală pe unitatea de suprafață a corpului încălzit (W = sT4 este legea drept Ștefan-Boltzmann), dar, de asemenea, determină distribuția spectrală (în culori) din directivă radiații. Și aceasta, la rândul său, permite, cunoscând luminozitatea și distanța față de stea, să-i calculeze dimensiunile, de obicei inaccesibile măsurătorilor directe.

Aceeași mecanica cuantică dă răspunsuri fără echivoc (prin spectroscopie) compoziția procentuală a elementelor chimice pe suprafața stelelor. Mai mult decât atât, putem face o concluzie lipsită de ambiguitate cu privire la validitatea cunoștințelor noastre de legile naturii, nu numai pe interstelar, ci și pe distanțele intergalactice, deoarece orice schimbare în constantele fizice fundamentale ar duce la o schimbare foarte bruscă a liniilor spectrale și intensitățile pentru toate elementele chimice (și acest lucru nu va fi o schimbare simplă a spectrului!). Deci, în întregul univers observabil, legile interacțiunii dintre materie sunt exact la fel ca și pe Pământ. (Mai mult decât atât, există dovezi că ele sunt la fel în întregul univers în general).

Problema sursei energiei stelelor a fost rezolvată, deși nu pur și simplu, după descoperirea energiei intranucleare. Sa constatat că energia de legare per nucleon (proton sau neutron - din particule care cuprinde un nucleu) crește de la lumină la elemente chimice grele, atingând un maxim de fier, apoi scade la mai grele. Aceasta înseamnă că procesele nucleare vor continua cu eliberarea energiei atât în ​​decăderea elementelor foarte grele cât și în sinteza luminii în cele grele. Procesele de dezintegrare eficiente din punct de vedere energetic sunt utilizate cu succes de omenire pentru a produce energie electrică în centralele nucleare. Cu toate acestea, reacția de sinteză prin care strălucire și stelele, dar nu a reușit să pună în aplicare într-un exemplu de realizare energetic favorabil numai în armă monstruoasă explozivă care a existat vreodată în lume.

În ceea ce privește reacțiile sistemului în adâncurile stelelor, situația nu este deloc simplă. Astfel, în dispozitivele explozive utilizate nu hidrogen și izotopii săi grele și superheavy - deuteriu și tritiu (și litiu), dar în stele este foarte mic și nu pot furniza capacitatea de putere necesară. Principalul combustibil este hidrogenul. Desigur, pentru a depăși forțele de repulsie electrostatice (mijloace pur statistice) trebuie în stele exista temperatura si presiune gigant, care se realizează la comprimare aproape adiabatic de gaz într-o formațiune stea (pierdere de radiație în timpul formării neglijabile, deoarece straturile exterioare ale gazului sunt un bun izolator de căldură). Dar aceste condiții pentru un succes reacțiile termonucleare nu este de ajuns - trebuie să o puternică interacțiune (adică nucleară) de protoni a fost efectuat reacția interacțiunii slabe (în limbajul fizicii, acest lucru este atunci când reacția de leptoni implicate) - o degradare de răspuns cu emisie de pozitroni (eoektrona pozitiv ) sau captarea unui electron. Astfel de reacții sunt extrem de rare, iar probabilitatea implementării lor unice pentru un anumit proton este deseori de miliarde de ani. Există, totuși, și alte posibilități - prin mult mai probabil procese ciclice care implică alte elemente chimice, ca rezultat al reacțiilor siteza lanț și beta dezintegrare (interacțiune slabă - procesul se desfășoară cu emisia unuia sau mai multor leptonilor) obținute de deuteriu sau tritiu, care participă la reacții suplimentare. Un exemplu este așa-numitul ciclu de carbon, un lanț care implică carbon, rezultând astfel că cantitatea de carbon rămâne constantă. Apropo, astfel de scheme de procese previne o mulțime de instabilități posibile în funcționarea stelelor, împiedicând o explozie imediată sau colaps. (Despre explozie de stele - așa-numitele „noi“ și „Supernova“ vor fi discutate mai târziu).

Ca o notă de subsol trebuie să clarifice în ceea ce privește legile de conservare sunt absolut obișnuit pentru profesioniști, dar este necesar pentru o înțelegere corectă a lucrurilor: de exemplu, în cazul în care un proton de repaus și de electroni, se află la o distanță mai mare, ca urmare a interacțiunii electromagnetice (atracție) sunt combinate într-un sistem coerent, total energia unui astfel de sistem este mai mică decât era în starea lor liberă. Surplusul de energie este radiat sub forma de quanta a energiei electromagnetice - fotoni. Același lucru se întâmplă atunci când are loc o tranziție spontană a unui electron de la un nivel de energie mai mare Bohr la un nivel inferior. (Nivelurile energetice ale hidrogenului Bohr determină complet și unic locația liniilor sale spectrale). Prin urmare, pentru a distruge un sistem conectat (electron lacrima din proton, adică un atom de hidrogen ionizat), este necesar să se consume energie. Mai mult, potrivit constatărilor teoriei relativității, acest sistem cuplat are o masă mai mică decât a avut membri care formează un stat liber, va fi defect de masă valoare următoarea: D m = D E / c2. unde D E este pierderea de energie și c2 este pătratul vitezei luminii.

În cazul posibilităților de interacțiune gravitaționale de un surplus de energie radiații directe există, prin urmare, nu există nici o posibilitate de sisteme de formare și asociate în cazul a două corpuri. Dacă avem de-a face cu cazul multor organisme, și mai ales gazul (ansamblu statistic), formarea sistemelor gravitational legat este posibil, dar cu încălzire corespunzătoare (de exemplu, excesul de energie gravitațională merge în interior). Dar pentru această energie internă ar fi pierdut prin radiații, conform legii Stefan-Boltzmann, trebuie să fie suprafață suficientă de radiații și o cantitate semnificativă de timp, care, în practică, nu poate fi realizată în cazul unor mase suficient de mari de gaz - realizat astfel condițiile necesare pentru inițierea proceselor termonucleare sinteza, adică formarea unei stele.

Resturile care nu sunt capabile să capteze în corpul stelar format (straturi exterioare), dar care și-a pierdut radiație termică considerabilă de energie, care se formează sistemul gravitational legat după un anumit timp se poate concentra în sistemul planetar (cum ar fi energia solară) sau pentru a forma o altă stea, dacă masa va depăși punctul critic (deci dacă Jupiter era de trei ori mai greu, atunci ar deveni o stea). Astronomii cunosc un număr mare de sisteme de stele binare, este și sistemul unui Centaur cel mai aproape de Soare.

Din fericire, în prezent, oamenii au ocazia de a-și testa observațiile pe exemplul, în special despre Soare, despre procesele care apar în intestinul stelelor. Deci, în interacțiunile slabe unul dintre produsele este de particule foarte interesant - neutrino ( „neytralochka“, așa cum este numit de Enrico Fermi). Această particulă, se deplasează cu viteza luminii, are o probabilitate foarte mică de interacțiune cu orice obiect (orice alte particule elementare) sunt atât de mici încât este aproape transparent, nu numai pămîntul, ci și soarele. Cu toate acestea, în observatoare speciale cu neutrino, neutrinii solare deși foarte rare, dar sunt fixe, reacțiile care pot fi foarte calificat pentru a judeca procesele vnutrisolnechnyh.

Articole similare

• De ce soarele strălucește în timpul zilei și stelele pe timp de noapte "- clase primare, lecții

• Rezumatul lecției pentru clasa 1 "De ce soarele strălucește în timpul zilei și stelele noaptea"

• Stele rusești au înlăturat aglomerații de fotografii episcopilor, revista cosmopolită

Trimiteți-le prietenilor: