Юный техник 1970-02, страница 41

X — знания, Y — труд, Z — смекалка.

Члены клуба — ученики 9-х и 10-х классов. Клуб ведут преподаватели, аспиранты, старшекурсники МФТИ.

Награды клуба — похвальные грамоты Московского физико-технического института.

только по косвенным данным. Теперь космические ракеты изучают непосредственно солнечный ветер — поток частиц, выбрасываемых Солнцем и попадающих в окрестности Земли. По всем данным оказывается, что Солнце, громадное большинство звезд и межзвездный газ состоят в основном из легчайших элементов — водорода и гелия. А это значит, что они образуют основную массу космического вещества. По массе водорода и гелия в космосе примерно в сто раз, а по числу атомов в тысячу раз больше, чем всех остальных элементов. Выходит, что наш мир в основе своей водородно-гелиевый. Твердые тела, подобные нашей Земле, из которых водород и гелий улетучились, — это лишь ничтожные песчинки в водородно-гелиевом океане мироздания.

Термоядерные реакции

При каких же условиях легкие элементы могут выделять свою ядерную энергию? Нейтроны тут не помогут — ведь нужно не расщепление ядер, а, наоборот, их слияние, или, как говорят, ядерный синтез. Расчеты показали, что подобные процессы могут происходить под действием высоких температур, что ядра легких атомов могут участвовать в ядерных реакциях, если вещество нагреть до температуры выше десяти миллионов градусов Такие реакции и называют термоядерными. При подобных температурах электроны уже оторваны от атомов, то есть вещество находится в состоянии плазмы. По этой причине проблема термоядерных реакций тесно связана с физикой плазмы. Термоядерные реакции в недрах звезд могут происходить по нескольким различным путям, но в конечном счете все они должны приводить к превращению водорода •в гелий. При этом должно выделяться громадное количество энергии, так как получающееся ядро гелия отличается своей прочностью

Какая температура в недрах звезд?

Чтобы узнать, могут ли термоядерные реакции быть источниками звездной энергии, надо оценить, достаточна ли для этого их температура. На поверхности звезд, которая нам видна, температуры измеряются «всего лишь» тысячами градусов. Для термоядерных реакций этого не хватает. Измерять температуру внутри звезды мы не умеем. Приходится рассчитывать. Громадная масса вещества звезды сжимается колоссальной силой собственного тяготения. Чтобы звезда находилась в механическом равновесии, эта сила должна уравновешиваться внутренним давлением. А давление газа или плазмы прямо пропорционально температуре. Таким образом, условие механического равновесия позволяет оценить давление и температуру внутри звезды.

Астрофизики научились рассчитывать модели звезд примерно так, как инженеры рассчитывают проекты зданий, плотин и других сооружений. Можно сказать, что модель звезды как бы рассчитывают «на прочность», чтобы ее не сжала сила тяготения и не разорвала сила внутреннего давления. В результате расчета находят температуру в центре модели. Считают, что это и есть температура в центре звезды.

Температуры в недрах звезд оказываются очень высокими. Так, температура в центре модели Солнца получается около 15 млн. градусов. Именно такая температура нужна для протекания термоядерных реакций водорода. Как видим, расчеты говорят в пользу того, что источниками звездной энергии служат действительно термоядерные реакции. Больше того, оказалось возможным подвести тепловой баланс моделей звезд. Количество выделяемого тепла определяют, исходя из ядерных реакций, с учетом прохождения под кулоновским барьером. Тепло, отводимое наружу, рассчитывается по законам лучистого переноса — так называется передача энергии теплового излучения через толщу вещества. И получается, что тепла, выделяемого термоядерными реакциями, как раз хватает на поддержание высокой температуры в центре звездной модели.

(Окончание следует)

39