Ядро Солнца
Привет :). О ядре нашей звезды.
(текст в соавторстве с И. Панченко)
В ядре вещество имеет очень высокую плотность под действием тяжести (сила тяжести на видимой поверхности Солнца в 28 раз больше земной).
Со всех - почти со всех - атомов в ядре «содраны» электроны. «Голые» ядра атомов очень тесно прижаты друг к другу — но при этом они не стоят на месте, а летают туда-сюда с огромными скоростями, поскольку вещество раскалено до температуры в 15–16 млн К, а кинетическая энергия частиц прямо пропорциональна температуре.
ДАЖЕ ПРИ ТАКОЙ ПЛОТНОСТИ ВЕЩЕСТВО ЯДРА
НАХОДИТСЯ В ГАЗООБРАЗНОМ СОСТОЯНИИ
И ЕГО ПОВЕДЕНИЕ ПРЕКРАСНО ОПИСЫВАЕТСЯ
УРАВНЕНИЕМ СОСТОЯНИЯ ИДЕАЛЬНОГО ГАЗА
А идеальный газ - это вещество, в котором взаимодействием частиц можно пренебречь! В отличие от металлов, например, где атомы сидят, крепко спаянные силами взаимодействия, притом создают упорядоченную структуру - кристаллическую решетку.
Небольшое отступление насчёт «теоретизирования». Конечно, представления о строении Солнца - модели строения Солнца - это теоретические модели. Но сегодня применительно к строению Солнца неверно говорить именно о чистой теории. Гелиосейсмология подтвердила и уточнила многие данные, многие предположения. Итого, то, что представлено в этих постах - правильнее было бы назвать не теорией, а достаточно высоко верифицированными данными.
Важно: никто и вправду никогда не спускался так глубоко, в ядро. И вряд ли спустится. Температура даже у поверхности Солнца — примерно 6 тыс. К. Сгоришь на подлёте! И градусник в Солнце никто не вставлял — расплавится, да ещё испарится. Температура, плотность и другие
физические параметры солнечного вещества оцениваются по наблюдениям спектров излучения поверхностных слоёв Солнца, и выводы делаются в соответствии с надёжными теоретическими моделями строения звезды, основанными на фундаментальных физических законах.
ПРОЦЕССЫ В ЯДРЕ.
Солнце на 98 % состоит из водорода и гелия. В ядре — в основном водород. Оставшиеся 2 % вещества Солнца из других его слоёв — это кислород (примерно 1 %) плюс ионы и атомы железа, никеля, кремния, серы, магния, углерода, неона, кальция, лития и хрома, в общем — почти вся таблица Менделеева.
Внутри ядра идут термоядерные реакции — в них рождается энергия Солнца. Очень упрощённо это можно представить так.
Дефект массы = 26,732 МэВ (это два гамма-кванта) + 0.5 МэВ (это два нейтрино)
На Землю попадает примерно одна двухмиллиардная часть энергии Солнца, испускаемой им по всем направлениям, но этого хватает, чтобы поддерживать на Земле жизнь. Даже та доля
энергии Солнца, которая всё же попадает на Землю, в сто тысяч раз больше, чем производит всё человечество за то же время (скажем, за секунду). На расстоянии 1 а. е. в ясный день
до земной поверхности доходит 1000 Вт/м², то есть над каждым квадратным метром Земли светит десять 100-ваттных ламп.
Энергия сохраняется и никуда не исчезает, только переходит из одного вида в другой. Есть разные виды энергии — механическая, тепловая, ядерная, электромагнитная. В ядре
Солнца ядерная энергия превращается в энергию ЭМ излучения и тепловую энергию хаотического движения частиц, а в конвективной зоне она частично трансформируется ещё
в механическую энергию перемещения больших масс газа, а также в энергию магнитного поля и энергию акустических и магнитогидродинамических колебаний. При этом, хотя при термоядерных реакциях выделяются только гамма-кванты и именно на них приходится максимум излучения при температуре 15 млн К, но они очень быстро отдают часть своей энергии на нагрев окружающей плазмы, и потому в ядре есть кванты, принадлежащие к рентгеновскому, ультрафиолетовому, оптическому, инфракрасному и радио-диапазонам. Как говорят астрофизики, «устанавливается тепловое равновесное распределение энергии излучения по частотам, которое описывается функцией Планка».
Что это значит, если попроще?
Это значит - если (теоретически) заглянуть в ядро, то там будет не темно. Там будет очень даже светло. И горячо. И радиоактивно.
Полная мощность Солнца — 4·10в23 степени киловатт. Это самая мощная печка в Солнечной системе. Каждую секунду на Солнце в энергию излучения превращается около 4,5 млн тонн вещества - водорода. Тем не менее, массы Солнца достаточно, чтобы такое расточительство продолжалось еще миллиарды лет.
Продолжение следует)