<<
>>

КАК ВЫРАБАТЫВАЕТСЯ ЭНЕРГИЯ В ЗВЕЗДАХ ГЛАВНОЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ

  Как уже было сказано в этой главе, температуры внутри звезд достигают миллионов градусов. При таких температурах частицы движутся хаотически столь быстро, что случайные столкновения между протонами и ядрами достаточно сильны для начала ядерных превращений.
Важно уяснить себе, что при одной и той же температуре преобразования различных ядер происходят не с одинаковой эффективностью. Следовательно, ядерный процесс, обеспечивающий выработку энергии в одной звезде, может не действовать в другой звезде, у которой иная центральная температура.
Для таких звезд, как Солнце, температура в центре которых близка к 13              15 млн. градусов, главным источником энергии
служит протон-протонная реакция, впервые рассмотренная как возможный источник энергии звезд Критчфильдом и Бете. Первая ступенька этой реакции — два протона, сталкиваясь, образуют дейтрон, как в реакции (2); одновременно образуются положительный электрон и нейтрино. Затем при захвате дейтроном протона образуется в ходе реакции (1) ядро 2Не3, а при столкновении двух ядер Не3 могут образоваться ядро Не4 и два протона:
(8)
Таким образом, в ходе описываемых событий четыре протона разрушаются с образованием альфа-частицы: два позитрона, которые также было образовались, уничтожаются при встречах с обычными электронами. Два нейтрино, возникшие в ходе реакции (2), украв часть энергии, покидают звезду. Интересно отметить, что первая ступенька в этой реакции — образование дейтрона— ни разу не получила экспериментального подтверждения, а целиком основана на теоретических представлениях. Тем не менее ее реальность, по-видимому, надежно установлена. Возможны варианты каналов этой реакции, которые также были рассмотрены физиками. К счастью, теоретические выводы могут быть подвергнуты экспериментальной проверке.
Раз уж ядро Не3 образовалось, то возможна одна из следующих реакций:

Ядро Не3 сталкивается с ядром Не4, образуется Be7 и испускается уквант; Be7 захватывает протон, образуется Be8 и ис-

f, Что заставляет звезды светить1?
Пускается еще одна частица у-излучения. Be8 сначала переходит I возбужденное ядерное состояние Be8*, и при этом излучаются Положительный электрон и нейтрино; и тут же Be8 распадается На две а-частицы.
Нейтрино сразу же покидают Солнце, поскольку их взаимодействие с веществом весьма незначительно. Именно потому, что это взаимодействие столь слабо, нейтрино так трудно поддаются регистрации. Одна из возможных реакций с участием
Нейтрино:
Т. е. ядро ,7С137, захватывая нейтрино, образует ядро Аг37 с выбросом электрона. В качестве детектора Реймонд Дейвис использовал огромное количество четыреххлористого углерода (СС14); во избежание посторонних реакций, обусловленных космическими лучами, он проводил свои наблюдения в глубокой шахте.
Верхний полученный им предел для скорости реакции — 3-10—®® на ядро С137 в одну секунду; это примерно вдвое меньше теоретически вычисленной скорости. Однако возможно, что уточнения, внесенные в теорию ядра (в частности, Бакаллом), а также усовершенствование теории строения звезд и уточнение предполагаемого первоначального содержания гелия устраняют расхождения между выводами теории и результатами наблюдений.              „
В звездах с массой, значительно большей, чем у Солнца, протон-протонная реакция уже не является главным источником энергии.
Когда центральная температура приближается к 18 20 млн. градусов, начинается замечательный ^процесс, в ходе которого углерод испытывает ряд превращений, а из водорода образуется гелий. Вот этот цикл:

Ядро углерода-12, захватывая протон, превращается в радиоактивный азот-13, при этом испускается у-квант. Азот-13, распадаясь, дает углерод-13 и положительный электрон. Столкновение с’протоном превращает углерод-13 в обычный азот атомного веса 14 и опять испускается у-квант. Ядро азота в результате встречи с протоном излучает у-квант и превращается в кис-



лород с атомным весом 15. Это ядро неустойчиво, т. е. радиоактивно и вследствие этого оно распадается на азот с атомным весом 15 и положительный электрон. А когда ядро этого тяжелого азота захватывает протон, он расщепляется на а-частицу и первоначальный углерод с атомным весом 12. В ходе этого цикла четыре ядра водорода превращаются в одно ядро гелия, и при этом вновь возрождается первоначальный атом углерода.’ Углерод, ведущий себя подобно химическому катализатору, может быть использован вновь и вновь до тех пор, пока весь водород не превратится в гелий.
Углеродный цикл, открытый Бете и независимо Вайцзеккером, довольно хорошо объясняет светимости звезд, относящихся к более яркой части главной последовательности, а, возможно, также и звезд гигантов и сверхгигантов, т. е. большинства звезд,’ видимых невооруженным глазом. Свечение слабых звезд главной последовательности, по-видимому, объяснимо протон-протонной реакцией. Нейтринный эксперимент Дейвиса показывает, что фактически углеродный цикл обусловливает менее 9% мощности солнечного излучения.
Следует подчеркнуть один очень важный момент. Пока мы ставим условием полную химическую однородность или почти однородность недр звезд в целом, расчеты звездных моделей дают объекты, попадающие на главную последовательность или ее ближайшие окрестности. Но описать моделями с однородным химическим составом гиганты или сверхгиганты невозможно. Это было ясно уже лет 50 назад, когда было показано, что если строить модели гигантских звезд по образцу модели Солнца, то температура в центре таких звезд получается относительно слишком низкой.
Действительно, свойства гигантов и сверхгигантов можно интерпретировать только в предположении, что у них имеются плотные горячие ядра, состоящие из некоторых по существу инертных газов, главным образом гелия. Это инертное ядро окружено тонким слоем, в котором происходит выработка энергии. Выше этого слоя расположена огромная внешняя «оболочка»,^ которой звезда обязана своим гигантским размером. В какой мере нормальным звездам удается в ходе их жизни приобрести такое строение, мы расскажем в следующей главе.
<< | >>
Источник: А. Аллер. АТОМЫ, ЗВЕЗДЫ И ТУМАННОСТИ. 1976 {original}

Еще по теме КАК ВЫРАБАТЫВАЕТСЯ ЭНЕРГИЯ В ЗВЕЗДАХ ГЛАВНОЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ:

  1. Техника как специфически инженерный способ использования сил и энергий природы.
  2. П. Отрасли французской промышленности, вырабатывающие предметы роскоши.
  3. Ред.-сост. В. Г. Сурдин. Звёзды, 2009
  4. Ляпунов Владимир Михайлович. В мире двойных звезд, 2009
  5. 29. ПСИХОЛОГИЯ «ЗВЁЗД» И ШОУБИЗНЕСА.
  6. Звезда Источник живой воды
  7. Киппенхан Р.. 100 миллиардов солнц: Рождение, жизнь и смерть звезд, 1990
  8. 6.1 «НА ДАЛЕКОЙ ЗВЕЗДЕ ВЕНЕРЕ…»
  9. 2с7.5. «Звезды качества»
  10. Альтернативные источники энергии. 
  11. Использование энергии океана. 
  12. 1.16. Оправдано ли расточительство дешевой энергии?[*]