Солнце настолько мощное, что за 1 секунду могло бы обеспечить весь мир энергией на миллион лет вперёд. Внутри Солнца спрятан источник энергии с огромной мощностью и такой же источник находится в каждой из 100 млрд. звезд нашей галактики.
Наша вселенная бурлит от чистой мощной безграничной энергии.
Но можно ли получать такую энергию на Земле?
Исходя из знаний физики, вполне можно производить энергию точно так же, как ее производят звезды - с помощью термоядерного синтеза. И здесь важно обратить внимание на встречающиеся в разговорном языке закрепившиеся выражения - термоядерный чеснок и т.п. т т.д. :)...От чего же слово термоядерный демонстрируется таким мощным?
Термоядерный синтез простым языком
Термоядерный синтез - это процесс, который позволяет Солнцу гореть вот уже 5 млрд. лет. Это мощный природный источник чистой энергии.
Когда мы рассматривали явление радиоактивности и изучали понятие радиации, мы узнали, что можно получать энергию от распада вещества. Вещество распадается на частички и энергия высвобождается. При этом появляется много вредного излучения.
Термоядерный синтез же не создает эффекта глобального потепления и не производит никаких вредных выбросов. Это процесс, по сути дела, обратный процессу радиоактивного распада. Да, сейчас найдутся те, кто будут критиковать эту формулировку и будут правы. Но пока нам надо понять логику процесса и такое упрощение допустимо.
Поэтому, упростим и скажем, что термоядерный синтез - это процесс, в котором ядра легких атомов сливаются друг с другом образуя тяжелые атомы (ну или более тяжелые). Именно в момент слияния происходит выделение огромного количества энергии.
Ну и понятно наверное, что для того, чтобы слить ядра таким образом нужно некоторое отклонение от баланса. В данном случае - нужна сверх-высокая температура, соизмеримая с температурой солнца. Именно потому есть слово ТЕРМО.
Сила солнца в моих руках
Если кто-то смотрел великолепный фильм Человек Паук (кстати, здесь мы рассматривали, смог бы человек-паук лазить по стенам или нет), то возможно помнит эпизод, где доктор-осьминог держал в механических руках ядро, внешне напоминающее солнце и приговаривал "сила солнца в моих руках". От этого крыша ученого и поехала :)...Но не о том речь. Нас интересует, возможна ли термоядерная реакция на Земле и можно ли её создать?
В центре Оксфордшира вот уже 30 лет зажигают маленькие звезды.
Joint European Torus (JET) - самый большой в мире термоядерный реактор. Каждый день здесь происходят термоядерные реакции.
Самым трудным было создать необходимые условия. Чтобы запустить ядерную реакцию, требовалась температура в 10 раз выше, чем в центре Солнца. Исследования в Оксофордшире идут уже несколько десятков лет.
Однако, все, что пока получается - это короткие энергетические вспышки.
Электричество здесь не вырабатывается, пока мы не умеем получать из термоядерного синтеза реальную энергию. В природе такой процесс идет только в одном месте - в центре звезд, огромных небесных генераторов, таких, как наше Солнце.
Ученые поняли из чего состоят Солнце и звезды. Но это их лишь запутало.
Водород и гелий - самые легкие элементы во Вселенной.
Получается так, что Солнце состоит из самых легких элементов. Как же при этом получается невероятное количество энергии?
Отметим, что абсолютно любой предмет вокруг нас - это чистый сгусток энергии. В одной денежной банкноте содержится столько же энергии в чистом виде, сколько в водородной бомбе. То есть в каждой денежной бумажке находится по водородной бомбе.
Когда Эйнштейн вывел свое знаменитое уравнение, поначалу никто и не подозревал, что это ключ к изучению Солнца. Это стало ясно лишь через 15 лет, когда британский физик Артур Эддингтон сделал открытие.
Эддингтон обратил внимание на очень известный факт - если соединить 4 ядра водорода, то получается гелий. Гелий очень легкий, он легче, чем 4 ядра водорода по отдельности.
Куда же девается эта разница?
Эддингтон предположил, что внутри Солнца ядра водорода соединяются в гелий. А оставшаяся масса излучается в виде энергии. Вот эта энергия и есть солнечный свет. И теперь нам известно, что каждую секунду Солнце теряет около 4 млн. тонн массы в виде энергии.
Эддингтон был прав, однако, в свое время над ним посмеялись. А ведь на самом деле это он открыл процесс, который сейчас называется термоядерный синтез. Эддингтон утверждал, что именно термоядерный синтез подкармливает Солнце. Но коллеги ему возразили, что в центре солнца для процессов синтеза не достаточно горячо.
В то время физикам просто-напросто не хватало знаний, чтобы понять, что синтез возможен.
Однако, Эддингтон был настолько уверен, что сказал: "Если вы считаете, что в центре звезды не достаточно жарко для синтеза, поищите место погорячее". Он попросту вежливо, по-британски послал их в ад.
Конечно, место погорячее никто не нашел, теорию Эддингтона в конце концов приняли, развили и уточнили.
Но она не объясняла один ключевой вопрос - каким образом Солнце зажглось?
13 млрд. лет назад звезды еще не существовали. Невероятно, но астрономы смогли собрать свет той эпохи. Они засекли свет, который Вселенная излучала сразу после рождения. Ученые запустили специальный зонд, который сделал фотографию Вселенной в детстве.
Сначала Вселенная представляла собой гигантское облако газа. Но внутри облаков были уплотнения, поэтому облака начали разваливаться. Так появились галактики, а уже в них - звезды. Зажглись первые поколения звезд. Внутри них пошел процесс термоядерного синтеза - эпоха темной Вселенной закончилась. Тут полезно вспомнить, что такое темная материя.
Многие из первых звезд были гигантами, в сотни раз тяжелее Солнца. Они очень быстро израсходовали весь свой водород, взорвались и погибли. Эти звезды были первыми химическими заводами Вселенной.
Всего только из гелия и водорода они создали все химические элементы, которые известны человечеству сегодня.
Звезды - это термоядерные реакторы, они создали элементы, из которых созданы мы.
Сегодня перед учеными стоит главная проблема: как преодолеть силу сопротивления ядер, как создать необычайно высокую температуру и давление, но в меньших масштабах?
Для этого нужно устроить контролируемый взрыв на базе термоядерного горючего. Ключевое слово "контролируемый". Вот с этим пока главная проблема.
Ну и тут важно отметить, что вместе с совершенствованием технологий неплохо было бы и повысить ответственность человечества. Ни в коем случае нельзя допускать, чтобы подобные работы попали ни в те руки и были использованы для чего-то, кроме как для получения чистой недорогой энергии.
