Солнце считается средней звездой в Млечном Пути с возрастом в 4.5 млрд. лет. Несмотря на свою непримечательность, это важный объект для землян, получающих нужные порции нагрева для жизни. Стоит радоваться, что эта звезда продолжает давать нам необходимую энергию в течение продолжительного периода времени. Но откуда у звезды столько топлива? И почему она не гаснет?
Этими вопросами стали активно интересоваться астрономы в 19 веке. На тот момент люди понимали всего два метода, при которых могла генерироваться солнечная энергия:
- звезда формировала тепло и свет за счет гравитационных сокращений (притягивала себя в центр и высвобождала энергию), что должно привести к постепенному сокращению размеров.
- химическая реакция, напоминающая огонь на Земле (вспомните, как зажигаете спичку или разводите костер).
Полагаясь на эти варианты, исследователи пытались понять, как долго Солнце сможет гореть. Но выводы не сходились с тем фактом, что звезда продолжает существовать миллиарды лет. Если бы Солнце сжималось или сгорало, то звездное топливо должно было закончиться еще до того, как на нашей планете появились первые люди. Выходит, существует скрытый механизм.
Вот тут на выручку пришел Альберт Эйнштейн с его известной формулой E = mc2. По сути, он объяснил: объекты с массой обязаны располагать соответствующим энергетическим запасом. В 1920-х гг. возникло новое предположение: Солнце способно трансформировать массу в энергию. Но здесь не срабатывает классический принцип горения, как в печи (материал сгорает, предоставляя тепло). Скорее речь идет о масштабной атомной электростанции.
Наша звезда вмещает огромный объем атомов водорода. Нейтральный атом водорода включает протон (+) и электрон (-). Когда атомы водорода сталкиваются, их внешние электроны вытесняют друг друга, что не позволяет встретиться протонам.
Однако солнечное ядро настолько раскаленное, что атомы вращаются с огромной кинетической энергией, позволяющей преодолеть силу, связывающую их вместе. Таким образом, электроны отделяются от протонов, которые соприкасаются и создают термоядерный синтез.
Атомы внутри солнечного ядра постоянно врезаются друг в друга. Чаще всего 4 протона водорода сливаются, создавая атом гелия. Но масса этих протонов не теряется (во Вселенной ничего не исчезает), а трансформируется в примечательный энергетический выброс (каждую секунду излучается 3.9 х 1026 Вт).
Эффективность термоядерного синтеза – главная причина, по которой Солнцу так долго удается излучать тепло. Наша звезда массивная и относительно молодая, а значит, использовала лишь половину своего внутреннего водорода.
Но звезде суждено «умереть». Ядро трансформирует весь водород в гелий и тогда конец. Но это произойдет лишь через 5 млрд. лет, так что еще многим поколениям землян можно наслаждаться солнечным светом.