Почему, несмотря на миллиарды лет, которые прошли с момента рождения Солнца, оно всё ещё не исчерпало свой запас топлива и не погасло?
В общем, если коротко, то Солнце не гаснет потому, что оно … не горит.
А что оно тогда делает? Давайте разберемся вместе.
Больше всего в нашей Вселенной водорода. У него строение простое, как пять копеек: один протон в центре да электрон, который вращается вокруг него.
Водорода так много, что в космосе встречаются целые облака, состоящие только лишь из этого газа. Величина этих облаков огромна: свету потребуется несколько лет, чтобы пролететь через них.
Эти облака неоднородны: где-то погуще, где-то пожиже. Вот там, где густоты больше всего, начинает рождаться новая звезда. Это как с лавиной в горах: достаточно одного маленького комочка, который медленно набирает скорость, катясь по склону. Снега вначале налипает мало, но чем больше снежный шарик, тем быстрее он растет.
Схожий процесс происходит и в облаке водорода. Где-то образуется группа из нескольких молекул, к ним начинают добавляться новые. Через какое время «комок» водорода становится таким большим, что начинают действовать силы гравитации. Облако газа сжимается под собственным весом, становится плотнее. В его центре давление больше всего, там потихоньку начинает расти температура. В какой то-момент она становится такой большой, что даже атомы водорода не выдерживают и теряют свои электроны.
Это уже не горячее облако газа, а настоящая плазма: "суп", состоящий из отдельных протонов и электронов. Что же дальше?
Все в детстве играли с магнитами? Тогда вы могли заметить, что его одинаковые полюса отталкиваются. Чтобы соединить их вместе, требуется небольшое усилие.
Протоны тоже имеют одинаковый заряд - положительный. Просто так они не соединяются между собой, для этого им нужно «помочь».
Температура - это скорость движения частиц. Чем она выше, тем быстрее летают туда-сюда протоны. Если они будут достаточно быстры, то их не остановит даже сила отталкивания. При температуре около 15 миллионов градусов как раз такое происходит, и они начинают соединяться. Четыре протона сближаются настолько близко, что начинает действовать сильное взаимодействие, которое удерживает вместе протоны в ядрах абсолютно всех веществ.
Но в микроскопическом мире все отличается от привычного. Четыре протона по отдельности весят больше, чем соединённые вместе. Избыток превращается в энергию - фотон и нейтрино. Два протона превращаются в нейтрон - частицу, которая не имеет собственного заряда.
В итоге в недрах Солнца идёт постоянный процесс превращения: водород превращается в гелий и испускает энергию. Но превращаются не все протоны одновременно, а только лишь те, которые находятся в центре, да и то, которым повезет столкнуться между собой. В остальной части Солнца слишком прохладно, чтобы там начал образовываться гелий.
Поэтому протоны выстраиваются вокруг центра звезды, терпеливо ожидая своей очереди.
Каждую секунду на Солнце 700 миллиардов килограмм водорода превращаются в гелий. Это, конечно, чудовищно много, но и запасов горючего на Солнце тоже немало. Если посчитать с калькулятором, то получится, что оставшегося в звезде водорода хватит ещё на несколько миллиардов лет.
Самое интересное, что чем меньше звезда, тем дольше она живёт, а чем больше ее размер и вес - тем быстрее она расходует свое топливо. Это можно объяснить так: больше масса – сильнее сжимается звезда, сильнее давление – выше температура в центре. Чем горячее внутри – тем больше протонов за секунду превращаются в гелий. Больше водорода превращается в гелий – быстрее оно заканчивается. Самые массивные звезды живут всего лишь несколько десятков миллионов лет, а самые маленькие даже не вступили еще в период зрелости. Они будут светить так долго, что исчерпают свой запас тогда, когда погаснут все остальные типы звезд.
А что будет, когда у звезды кончится водород? Об этом – в одной из следующих статей.
