Почему Солнце до сих пор не сгорело?
Персональный обогреватель нашей планеты невероятно эффективен.
Наше Солнце — довольно средняя звезда в галактике Млечный путь — не самая яркая, не самая большая и существует всего 4,5 миллиарда лет. Она уникальна только тем, что её свет и тепло поддерживают жизнь на единственной обитаемой планете, которую мы знаем во Вселенной. К счастью для нас, людей, Солнце не сгорело с тех пор, как мы появились несколько сотен тысяч лет назад. Но откуда у него могло быть столько топлива? Почему оно не погасло, как свеча или костер? И когда оно наконец сгорит?
Это был насущный вопрос в XIX веке. В 1848 году немецкий естествоиспытатель Роберт фон Майер ( Robert von Mayer) выдвинул гипотезу, согласно которой Солнце нагревается благодаря бомбардировке его метеоритами. Разумеется, эта теория даже в то время не выдерживала критики. Поэтому, во второй половине XIX века наиболее правдоподобной считалась теория, выдвинутая немецким и британским физиками Германом Гельмгольцем ( Hermann von Helmholtz) и Уильямом Томсоном (лордом Кельвином), согласно которой Солнце нагревается за счёт медленного гравитационного сжатия. Этот процесс известен, как механизм Кельвина — Гельмгольца — остывание поверхности небесного тела приводит к падению внутреннего давления, из-за чего звезда сжимается, что в свою очередь приводит к разогреванию её ядра.
Однако, основанные на этом механизме расчёты оценивали максимальный возраст Солнца в 20 млн лет, что значительно меньше его действительного возраста.
Согласно другой гипотезе, популярной в XIX веке, Солнце буквально горит, т.е. происходит химическая реакция, которую мы видим, когда зажигаем спичку или разводим костер. Но и расчеты возраста Солнца по это гипотезе давали результат, который не соответствовал тому, что мы знали о возрасте Солнечной системы — 4,5 миллиарда лет. Если бы Солнце сжималось или горело, у него бы закончилось топливо задолго до того, как мы появились в этом мире. Очевидно, что-то происходило ещё, помимо сжатия и горения.
Спустя несколько десятилетий, в 1920-х годах, было найдено правильное объяснение механизмов «горения» Солнца. Сначала «отец» ядерной физики и лауреат Нобелевской премии по химии 1908 года Эрнест Резерфорд ( Ernest Rutherford) предположил, что источником энергии Солнца является радиоактивный распад .
Позднее, вооружившись знаменитым уравнением Эйнштейна E=mc², которое утверждает, что всё, что имеет массу, должно иметь эквивалентное количество энергии, британский астрофизик Артур Стэнли Эддингтон ( Arthur Stanley Eddington) предположил, что Солнце фактически преобразует свою массу в энергию. Вместо печи, которая превращает древесину и уголь в золу (попутно испуская свет и тепло), центр Солнца больше похож на гигантскую атомную электростанцию.
Солнце содержит огромное количество атомов водорода. Как правило, нейтральный атом водорода содержит положительно заряженный протон и отрицательно заряженный электрон, который вращается вокруг него. Когда этот атом встречает один из других атомов водорода, их соответствующие внешние электроны магнитно отталкиваются друг друга. Это предотвращает столкновение и слияние протонов друг с другом. Но ядро Солнца настолько горячее и сжатое, что атомы носятся с такой громадной кинетической энергией, что они преодолевают силу, связывающую их частицы вместе, и электроны отделяются от своих протонов. Это означает, что протоны, обычно защищенные электронами внутри ядра атома водорода, могут соприкасаться друг с другом и соединяются вместе в процессе, называемом термоядерным синтезом.
Так же, как внутри ядерного реактора, атомы внутри ядра Солнца постоянно врезаются друг в друга. Чаще всего четыре протона водорода сливаются друг с другом, чтобы создать один атом гелия. Попутно в этом процессе крошечная часть массы в этих четырех микроскопических протонах «теряется», но поскольку Вселенная сохраняет материю, она не может просто так исчезнуть. Эта «потерянная» масса ежесекундно трансформируется в огромное количество энергии, которую и излучает Солнце. Мощность этого излучения составляет 3,9×10²⁶ Вт. Это настолько огромное количество энергии, оно больше, чем всё электричество на Земле, которое будет использоваться свыше нескольких сотен тысяч столетий.
Эффективность термоядерного синтеза является основной причиной того, что Солнце так долго излучает тепло. Энергия, выделяемая при превращении всего одного килограмма водорода в гелий, такая же, как при сжигании 20 000 тонн угля. Поскольку Солнце очень массивное и относительно молодое, ученые считают, что оно использовало только около половины своего производящего энергию водорода.
В конце концов, ядро Солнца преобразует весь внутренний водород в гелий, и наша звезда умрет. Но, это произойдет только через около пяти миллиардов лет.
Источник
Почему Солнце все еще не сгорело?
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 = mc 2 . 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.
Последовательность ядерного синтеза внутри звезд
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 10 26 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.
Источник
Детский мир
Чтобы костер горел долго, в него постоянно надо подбрасывать дрова. Мы все об этом знаем. Но вот вопрос, а почему солнце не гаснет? Почему солнце горит на протяжении многих миллиардов лет и светит все также ярко и греет жарко? Какое такое топливо не дает погаснуть солнцу? И почему солнышко всегда такое горячее? Как много почему задают наши маленькие «почемучки». Что же давайте попробуем ответить на их вопросы.
Когда-то, давным-давно ученые думали, что на солнце горит уголь, но подсчитав, на сколько лет может солнцу хватить этого топлива – удивились, весь уголь должен давно уже сгореть, а солнышко погаснуть.
Время все шло, а солнце и не думало тухнуть и словно подсмеивалось над учеными: «Ага! Не можете отгадать мою главную тайну! Вам незачем знать мои сокровенные секреты, достаточно того, что я обогреваю вас». «Как зачем?» – еще больше удивлялись ученые, «если разгадать твою тайну, то на нашей земле можно создать много небольших искусственных солнц! Ведь твоя солнечная энергия очень дешевая по сравнению с другими видами энергоносителей.
Например, уголь приходится людям добывать из-под толщи земли и грузить на огромные железнодорожные платформы. Вести это немыслимое количество угля на электростанции, чтобы они вырабатывали электроэнергию. И потом, ресурсы планеты не бесконечны, с каждым годом нефти, угля и газа на земле становится все меньше и меньше. Их запасы исчезают все быстрее, потому что человечество нуждается во все большем количестве энергии. А твои солнечные запасы энергии бесконечны. И чтобы получить солнечную энергию не нужно рыть глубокие скважины для нефти или сооружать подземные шахты для угля. Вот для чего нам нужно знать на каких волшебных дровах ты, солнышко, горишь».
И вправду, если бы нашлись такие «дрова», то вся техника земли стала бы работать, только лишь на энергии солнца. Эта энергии согрела бы и осветила наши жилища, стала бы незаменимой помощницей по выращиванию овощей и фруктов.
Но все, же наши ученые сумели разгадать загадку «волшебных дров» солнышка. Они научились превращать вещество, преобразую его друг в друга. Вот, например, газ водород, ученые превращают в газ гелий. Или гелий преобразуют в твердый углерод. А если нужно твердый углерод превратить в металл магний, они делают и это. Могут магний превратить в кремний, а сам кремний в обычное железо, из которого можно сделать довольно много нужных вещей.
Ученые, не смотря на трудности, добились очень хороших результатов и выяснили, что при превращении одного вещества в другое, выделяется очень большое количество тепла! Ученые это назвали – реакцией. И это огромный прорыв в земной науке. Представьте себе, что вместо огромных гор угля на корабль погрузят маленькую горошину – вещество. При преобразовании этой горошины-вещества в другое вещество, выделит столько энергии, что ее хватит на очень долгое плавание.
Но, к сожалению пока все это в теории, ведь чтобы такие превращения стали реальностью, необходимы такие особенные условия, каких на земле создать пока невозможно. Но ученые наверняка что-нибудь придумают. И создадут такие же условия, как на солнце, в каком-нибудь маленьком контейнере. Ведь на солнце постоянно происходят подобные реакции: водород преобразуется в гелий, а гелий превращается в углерод,…поэтому солнце не остывает очень долгое время и вряд ли остынет в ближайшем будущем. Ему суждено гореть многие миллиарды лет!
А почему солнце горит и не гаснет? : 3 комментария
Солнце не горит ,а работает?
Солнце получает свою энергию от звезд!
В академических учебниках утверждается, что солнце не гаснет потому, что оно превращает одни химические элементы в другие. В последнее время стали утверждать, что на солнце происходит ядерная реакция. При этом, утверждается, что солнце погаснет через пять миллиардов лет. Эти утверждения являются грубой ошибкой, так как эти ученые не понимают сущности процесса происходящего на солнце! Например! Солнце имеет такую температуру, которая стремится разорвать солнце. Следовательно, что бы солнце, не взорвалось, ее сжимает и удерживает от взрыва другая энергия!
Миллиарды звезд, окружают солнце и извергают электрическую энергию в ее сторону, и которая в процессе своего движения превращается из электрической энергии расширения в магнитную энергию сжатия. В результате чего, солнце сжимается с силой в сотни миллионов атмосфер! По этой причине и образуется магнитное напряжение в 100 миллионов градусов! Так как, без сжатия, не может быть расширения! Извергаемая солнцем энергия в сторону земли состоит из множества различных электромагнитных волн: Рентгеновских, лазерных, альфа- гамма-бета, которые при взаимодействии с электромагнитной энергией атмосферы, преобразуются в магнитные волны с эффектом теплоты, холода и света.
Почему то эти ученые не хотят понять, что электрический ток, который вырабатывает электрогенератор, Человек, давно научился превращать во все виды магнитных волн, которые излучает солнце! Но при этом, электрогенератор, ни какие химические элементы не превращает в другие. Не происходит при этом и ядерных реакций! Все эти различные магнитные волны создаются за счет разности потенциалов магнитного напряжения!
Следовательно, солнце работает и излучает энергию за счет разности потенциалов магнитного напряжения внутри самого солнца , между солнцем и пространством и между солнцем и звездами, поэтому, теоретически, солнце может погаснуть, только тогда, когда погаснут звезды, так как, звезды и солнце обмениваются своей энергией между собой!
Но когда погаснут все звезды и почему, человечеству, это познание, пока не доступно! Алексей Мишнев. 6 января 2013 года.
Все о чем вы сказали довольно интересно, но не забывайте, что это детский сайт и детям нужно рассказывать доступным для их понимания языком. А вы расписали так, что и взрослому то будет невдомек о чем идет речь. Хотя общий смысл ясен, солнце будет существовать и работать вечно, пока существует звездная вселенная. 🙂
Статья поднимает не детский вопрос ))). Почему Солнце горит – это ещё может будоражить умы детей, а вот почему не гаснет – врядли. Но дело как раз в том, что статья так и не отвечает на поставленный автором вопрос -“почему не сгорает”. Солнце состоит в основном из водорода, который с процессе термоядерной реакции синтеза превращается в гелий и выделяет при этом избыток энергии которая образуется в следствии излишка атомной массы – материя превращается в энергию. Так вот вопрос в том, почему весь водород, одновременно не вступает в реакцию термоядерного синтеза, но делает это порционно в течении 5 млрд лет и будет делать это ещё 5 млрд лет? Разность температур и плотности на разных глубинах звезды не дают ответ на этот вопрос, потому что в областях с необходимыми критериями всё равно не происходит массовый “исход” водорода в “семью гелия”. Ответ кроется в удивительном явлении – квантовый переход. Объяснять его принцип в детской статье точно не стоит, но суть такова, что реакция термоядерного синтеза не может произойти массово даже при соблюдении всех условий, которые есть в звезде и только тогда, когда наблюдается чрезвычайно редкое явление – квантовый переход, небольшое количество водорода, “дозируемое” удивительно редким явлением (тем не менее масштабным в виду размеров Солнца)превращается в атомы гелия. Как следствие выделяется колоссальная энергия. Теперь о комментарии Алексея. Именно закон сохранения энергии разоблачает вашу гипотезу. Если брать нашу звезду как отдельный элемент вселенной – как замкнутую систему (замкнутую с большой натяжкой), то может всё так и было бы – электричество, магнитные поля и всё такое. Но звёзды не поглащают энергию других “подруг” – доноров, а обмениваются ею. При чём энергии больше тратится, чем получается, так как часть её расходуется на потери в окружающий космос. Глупо считать, что Солнце “работает” за счёт электричества других звёзд, а тогда за чей счёт “работают” все остальные звёзды? Есть и другие наблюдаемые явления, которые “работают” не в пользу вашей теории. Состав звёзд разного возраста, в зависимости от размеров, плотности, температуры, а так же разная продолжительность звёзд в определённой зависимости. И даже химические и температурные характеристики целых галактик “работают” против вас.
Источник