Астрономия

Откуда берется энергия Солнца?




                       Реферат по астрономии на тему:

                       Откуда берется энергия солнца?



                                                         ученика 11 Б класса

                                                               гимназии № 25



   Почему Солнце светит и не остывает уже миллиарды  лет?  Какое  «топливо»
даёт ему энергию? Ответы на эти вопросы учёные искали  веками,  и  только  в
начале ХХ в. было найдено правильное решение. Теперь известно,  что  Солнце,
как и другие звёзды, светит благодаря протекающим в его недрах  термоядерным
реакциям. Что же это за реакции?
   Если ядра атомов лёгких элементов сольются в ядро атома  более  тяжёлого
элемента, то масса нового ядра окажется  меньше,  чем  суммарная  масса  тех
ядер, из которых оно образовалось. Остаток  массы  превращается  в  энергию,
которую уносят частицы, образовавшиеся в ходе  реакции.  Эта  энергия  почти
полностью переходит в  тепло.  Такая  реакция  синтеза  атомных  ядер  может
происходить только при очень высоком давлении и температуре  свыше  10  млн.
градусов. Поэтому она и называется термоядерной.
   Основное вещество, составляющее Солнце – водород, на его долю приходится
около 71% всей массы светила. Почти 27% принадлежит гелию, а остальные 2%  –
более тяжёлым элементам, таким,  как  углерод,  азот,  кислород  и  металлы.
Главным «топливом» на  Солнце  служит  именно  водород.  Из  четырёх  атомов
водорода в результате цепочки превращений образуется один атом гелия.  А  из
каждого грамма  водорода,  участвующего  в  реакции,  выделяется  6*1011  Дж
энергии! На Земле такого количества  энергии  хватило  бы  для  того,  чтобы
нагреть от температуры 0( С до кипения 1000 м3 воды!
   Рассмотрим механизм термоядерной реакции превращения водорода  в  гелий,
которая, по-видимому, наиболее важна для большинства звёзд.  Называется  она
протон-протонной, так как начинается с тесного  сближения  двух  ядер  атома
водорода – протонов.
   Протоны заряжены положительно, поэтому взаимно отталкиваются, причём, по
закону Кулона, сила эта обратно пропорциональна квадрату  расстояния  и  при
тесных сближениях должна стремительно возрастать. Однако при  очень  высокой
температуре и давлении скорости теплового движения частиц  столь  велики,  а
частицам так тесно, что наиболее быстрые из них всё  же  сближаются  друг  с
другом и оказываются  в  сфере  влияния  ядерных  сил.  В  результате  может
произойти цепочка  превращений,  которая  завершится  возникновением  нового
ядра состоящего из двух протонов, – ядра гелия.
   Далеко не каждое столкновение двух протонов приводит к ядерной  реакции.
В течение миллиардов лет  протон  может  постоянно  сталкиваться  с  другими
протонами, так и не  дождавшись  ядерного  превращения.  Но  если  в  момент
тесного сближения двух протонов произойдёт ещё и  другое  маловероятное  для
ядра событие –  распад  протона  на  нейтрон,  позитрон  и  нейтрино  (такой
процесс называется бета-распадом), то  протон  с  нейтроном  объединяются  в
устойчивое ядро атома тяжёлого водорода – дейтерия.
   Ядро дейтерия (дейтрон) по своим  свойствам  похоже  на  ядро  водорода,
только тяжелее. Но в отличие от последнего в  недрах  звезды  ядро  дейтерия
долго существовать не может. Уже через несколько секунд, столкнувшись ещё  с
одним протоном, оно присоединяет его к себе, испускает мощный гамма-квант  и
становится ядром изотопа гелия, у которого два протона  связны  не  с  двумя
нейтронами, как у обычного гелия, а с одним. Раз в несколько  миллионов  лет
такие ядра лёгкого гелия сближаются настолько тесно, что могут  объединиться
в ядро обычного гелия, «отпустив на свободу» два протона.
   Итак, в  итоге  последовательных  ядерных  превращений  образуется  ядро
обычного  гелия.  Порожденные  в  ходе  реакции  позитроны  и   гамма-кванты
передают энергию окружающему газу,  а  нейтрино  совсем  уходят  из  звезды,
потому что  обладают  удивительной  способностью  проникать  через  огромные
толщи вещества, не задев ни одного атома.
   Реакция превращения водорода в гелий  ответственна  за  то,  что  внутри
Солнца сейчас гораздо больше гелия, чем  на  его  поверхности.  Естественно,
возникает вопрос: что же будет с Солнцем, когда  весь  водород  в  его  ядре
выгорит и превратится в гелий, и как скоро это произойдёт?
   Оказывается, примерно через 5  млрд.  лет  содержание  водорода  в  ядре
Солнца настолько уменьшится, что его «горение» начнётся в слое вокруг  ядра.
Это  приведёт  к  «раздуванию»  солнечной  атмосферы,  увеличению   размеров
Солнца,  падению  температуры  на  поверхности  и  повышению  её   в   ядре.
Постепенно Солнце превратится  в  красный  гигант  –  сравнительно  холодную
звезду огромного размера с атмосферой, превосходящей границы  орбиты  Земли.
Жизнь Солнца на этом не закончится,  и  оно  будет  претерпевать  ещё  много
изменений, пока в конце концов не станет холодным и плотным  газовым  шаром,
внутри которого уже не происходит никаких термоядерных реакций.


смотреть на рефераты похожие на "Откуда берется энергия Солнца?"