На долю Солнца приходится 99,8 процентов массы Солнечной системы. Наша звезда — неустанная термоядерная печь, состоящая по большей части из водорода, а еще гелия и незначительного количества других элементов. Эта «печь» ежесекундно расходует ошеломляющие 600 миллионов тонн водорода. Казалось бы, такими темпами оно должно было уже выгореть, израсходовать запасы горючего в ядре и превратиться в остывающий белый карлик. Но этого не произошло и не произойдет миллиарды лет. Почему?
На самом деле, ядро Солнца, где происходит термоядерный синтез, содержит огромные запасы водорода. По оценкам специалистов, в солнечном ядре «хранится» приблизительно 10^57 атомов водорода.
Даже при бешеном темпе потребления водорода у Солнца достаточно топлива, чтобы сиять еще пять миллиардов лет или около того.
Правда, эти 600 миллионов тонн водорода не просто исчезают — они превращаются в энергию (в гелий), и этот процесс регулируется знаменитой формулой Эйнштейна: E=mc2.
Согласно этой формуле, из 600 миллионов тонн примерно 4,3 тонны вещества (3,6⋅10^38 протонов) становится лучистой энергией, которая дает тепло и самому Солнцу, и всему его планетному семейству. В ядре протекает протон-протонная термоядерная реакция, в результате которой из четырех протонов образуется гелий-4. Однако эта величина ничтожна по сравнению с массой Солнца — 2⋅10^27 тонн.
Даже преобразую четыре миллиона тонн вещества в секунду, для полного истощения солнечной массы потребуется примерно 15 000 000 000 000 000 000 лет.
Это число намного больше, чем ожидаемый срок жизни Солнца. Правда, жизнь нашей звезды закончится не от истощения топлива, а резким расширением внешней оболочке. Произойдет это на этапе красного гиганта. В таком «статусе» Солнце пробудет всего несколько миллионов лет, а затем станет быстро сжиматься и превратится в белого карлика, после чего запасы топлива Солнца иссякнут и оно больше не будет греть.
Температура ядра Солнца, составляющая 15 миллионов градусов Цельсия, — еще один важный фактор солнечного долголетия.
Сильное тепло необходимо для преодоления электростатического отталкивания между положительно заряженными ядрами водорода, что позволяет им сливаться и выделять энергию. Это все равно что пытаться скрепить два магнита с одинаковой полярностью — требуется много энергии, чтобы преодолеть их естественное отталкивание.
В этом процессе в основном используется протон-протонная цепная реакция, которая протекает относительно медленно по сравнению с другими реакциями синтеза.
Медленное горение обеспечивает стабильное выделение энергии в течение длительного времени, а не быстрый взрыв, который может привести к нестабильности и сокращению срока жизни звезды.
Солнце также разделено на несколько слоев, каждый из которых обладает своими уникальными свойствами и функциями, и каждый из них также играет роль в продолжительности жизни.
Зона лучистого переноса, окружающая ядро, действует как массивная система транспортировки энергии, перенося энергию, генерируемую в ядре, к поверхности.
В конвективной зоне, расположенной ближе к поверхности, перемешивается плазма и переносится энергия из внутренних районов во внешние.
Итак, мы видим, что Солнце относительно молодое, и в звездном «баке» еще много топлива. Может показаться нелогичным, что наша звезда, сжигающая 600 миллионов тонн водорода в секунду, способна просуществовать миллиарды лет, но масса Солнца и внутреннее процессы делают это возможным.
---------
Смотрите нас на youtube. Еще больше интересных постов на научные темы в нашем Telegram.
Заходите на наш сайт, там мы публикуем новости и лонгриды на научные темы. Следите за новостями из мира науки и технологий на странице издания в Google Новости