В учебниках по астрофизике указано, что на Солнце и в большинстве звезд происходят термоядерные процессы. Водород преобразуется в гелий, а также в небольшом количестве синтезируются более тяжелые элементы. В результате этих реакций выделяется огромное количество энергии, которое звезды излучают, постепенно теряя свою массу.
Каждую секунду Солнце теряет около 4 миллионов тонн массы только за счет излучения энергии (по формуле E=mc²). Во время солнечных вспышек выбрасываются значительные объемы вещества, а в обычном состоянии постоянно происходит утечка материи в виде солнечного ветра. При средней интенсивности солнечного ветра (380 миллионов протонов/с/см² на орбите Земли) теряется примерно 1,77 миллиона тонн массы в секунду. Таким образом, общая потеря массы составляет более 6 миллионов тонн в секунду, или около 5,67648×10¹² тонн в год. Масса Солнца равна 1,989×10²⁷ тонн, и запасов водорода хватит еще примерно на 4 миллиарда лет. Возраст Солнца, по данным астрофизики, составляет чуть более 4,5 миллиарда лет.
Если говорить точнее, каждую секунду на Солнце 700 миллионов тонн водорода превращаются в 696 миллионов тонн гелия, а 4 миллиона тонн преобразуются в энергию в виде гамма-излучения. Это излучение затем переизлучается в других спектрах при поглощении.
Состав Солнца по массе следующий: 73% — водород, 25% — гелий, 1,5% — углерод, а остальные 0,5% приходятся на азот, кислород и прочие элементы. По объему водород занимает 92,1%, гелий — 7,8%, а все остальные элементы — 0,1%.
Когда запасы водорода иссякнут, начнутся другие реакции синтеза, в ходе которых будут образовываться даже металлы. После истощения материи Солнце превратится в гиганта, сбросит внешнюю оболочку (произойдет взрыв Новой звезды по классификации) и останется белым карликом. Эволюция звезд наглядно отражена на диаграмме Герцшпрунга-Рассела.
Из школьного курса астрономии известно, что Солнце относится к классу желтых карликов (тип G2V). Однако возникает вопрос: почему его называют желтым, если свет Солнца белый? Это подтверждается наблюдениями, когда Солнце находится высоко над горизонтом, а также снимками с орбиты, где виден яркий белый свет.
Удивительно, что термоядерные реакции синтеза гелия из водорода на Солнце протекают относительно стабильно, без мощных взрывов. Хотя вспышки, конечно, случаются. Загадкой остается 11-летний цикл солнечной активности: 7 лет относительно спокойного излучения и 4 года повышенной активности с вспышками. При этом каждые 11 лет магнитное поле Солнца меняет свое направление. Есть предположение о связи этого цикла с периодом обращения Юпитера вокруг Солнца.
Структура Солнца и особенности его процессов
Согласно принятой модели, Солнце состоит из нескольких слоев. Температура в ядре достигает около 7 миллионов К, на поверхности — 5800 К, а в короне она неожиданно возрастает до 1-2 миллионов К, а местами даже до 8-20 миллионов К. Механизм нагрева короны до сих пор остается неразгаданным.
В конвекционной зоне происходят интересные процессы: материя поднимается и опускается в так называемых ячейках Бенара, создавая эффект кипения. Стабильность всех этих явлений поражает. Яркость Солнца остается неизменной, без резких вспышек или изменений интенсивности излучения. Солнце не испепеляет жизнь на Земле своим излучением и не вызывает ледниковые периоды. Хотя есть гипотеза, что снижение солнечной активности могло быть причиной похолоданий в прошлом.
Современная наука пока не может воспроизвести процессы, происходящие на Солнце. Стабилизировать термоядерный реактор не удается: плазма вырывается даже из магнитных ловушек. Энергию термоядерного синтеза удалось получить только во взрывном виде — в атомных бомбах.
Альтернативные гипотезы источника энергии звезд
Существуют теории, которые предполагают, что на Солнце и других звездах происходят не только или не исключительно термоядерные реакции.
Одна из гипотез утверждает, что массивные космические объекты поглощают эфир из окружающего пространства. Сто двадцать лет назад эфир считался рабочей моделью для объяснения природы мира, но после появления теории Эйнштейна эта концепция была отвергнута. Эфир, по этой теории, представляет собой поле, в котором происходят колебательные процессы. Замкнутые колебания в виде стоячих волн формируют материю. Магнитное поле, например, в магните, можно считать одним из проявлений эфира. Поток эфира к центру звезды создает давление, которое интерпретируется как гравитация. В центре звезды эфир превращается в материю с выделением энергии. Это объясняет, почему звезды в конце своей эволюции увеличиваются в размерах и могут взрываться из-за нестабильности процесса. Аналогичный механизм, по этой гипотезе, происходит в центре планет, которые также медленно растут, синтезируют элементы и со временем могут превратиться в звезды. Например, Юпитер в будущем может стать звездой, превратив Солнечную систему в двойную звездную систему.