Чим живуть зірки
Чим живуть зірки
«Ми їмо, щоб жити», говорить прислів'я. Засвоєння їжі повідомляє живим істотам енергію, яку вони і витрачають в русі. Будь-яка машина для роботи вимагає, щоб її чим-небудь питали. Верстати пожирають електроенергію, електростанції пожирають вугілля - скам'янілі рослини далекого минулого; ці рослини пожирали сонячне тепло і світло. Але що ж пожирає саме Сонце? За рахунок чого зірки витрачають такі жахливі кількості енергії? Вона повинна поповнюватися, бо в природі «вічного двигуна» немає і бути не може, чого, на жаль, не знають до сих пір деякі горе-винахідники.
Якби Сонце складалося з кращого донецького вугілля і горіло, то, отримуй воно для цього в достатній кількості кисень, воно згоріло б цілком приблизно за 1500 років.
Колись існувала думка, що енергія Сонця підтримується падінням на нього метеоритів. Їх енергія перетворюється при падінні в теплоту, яка підтримує випромінювання Сонця. Такий спосіб харчування допоміг би Сонцю не більше, ніж нам, якби ми надумали закип'ятити бочку води, ставлячи на її кришку гарячі праски.
Крім того, метеоритів мало б сипатися на Сонце неймовірно багато, і вони так швидко збільшували б масу Сонця, що це було б помітно.
Енергія повинна в Сонце надходити зсередини до поверхні, як це показують нам тепер всі дані про природу Сонця.
Енергія Сонця могла б поповнюватися за рахунок його стиснення, зменшення в розмірах. При цьому енергія тяжіння до центру переходила б у енергію теплову. Обчислено, що якби навіть Сонце було колись нескінченно великою, то і в цьому випадку його стиснення до сучасного розміру вистачило б на підтримання його енергії всього лише протягом 20 мільйонів років. Тим часом доведено, що земна кора існує і освітлюється Сонцем набагато довше. Стиснення може мати і напевно має місце, але не воно служить головним джерелом сонячної енергії.
Чи не складаються чи надра зірок з радіоактивних елементів, таких, як торій, уран і радій? Розпадаючись, ці елементи виділяють теплоту. Якби Сонце цілком складалося з радію (а треба сказати, що на Землі його всього-на-всього видобуто в чистому вигляді з гірських порід поки ще тільки кілька грамів), то воно випромінювало б більше енергії, ніж дійсне Сонце. Але при великій початковій марнотратства, неминучою при радіоактивному розпаді, інтенсивність його випромінювання спадала б занадто швидко. Радій не міг би підтримувати наше Сонце так довго, як це необхідно. Допустити ж існування важких, сверхрадіоактівних елементів (невідомих на Землі), та ще згустилися в надрах Сонця, сучасна фізика і теорія внутрішньої будови зірок не дозволяють.
На наше щастя, фізика атомного ядра, що виникла всього лише років десять тому, вказала нам джерело зоряної енергії, узгоджується добре з даними теоретичної астрофізики і, зокрема, з висновком про те, що більшу частину маси зірок становить водень.
Чи чули ви про те, що водень горить? Так, водень в зірках згорає і дає їм потрібне харчування, але це зовсім не те горіння, тобто не з'єднання з киснем, яке відоме з простого досвіду.
Горіння - це хімічний процес, тобто перетасування атомів між молекулами. Але енергії хімічних реакцій недостатньо для підтримки сонячного тепла. З іншого боку, при жахливому спеці в надрах зірок існування молекул неможливо, вони там розпадаються. Там можливі тільки перетасовки тих складових частин, з яких утворені складні системи, названі ядрами атомів, колись вважалися неподільними. При температурах в мільйони градусів відбувається розпад не тільки атомів, але і їх ядер і перетасування продуктів розпаду, чому утворюються нові хімічні атоми з іншими хімічними властивостями. Такі перетасовки називаються ядерними реакціями. Фізика ядерних реакцій встановила, що джерелом енергії в зірках, в тому числі і в Сонце, є безперервна освіта атомів гелію за рахунок атомів водню.
Відомо, що атом гелію важить приблизно в чотири рази більше, ніж атом водню. Однак ми не отримаємо атом гелію, склавши просто чотири атома водню. Перш ніж матеріал чотирьох водневих атомів створить атом гелію, повинен відбутися цілий ряд дивних перетворень, що нагадують казкові перетворення перевертнів, і неодмінними помічниками і штовхачами в цих перетвореннях виявляються атоми вуглецю. Але такі перетворення не проходять безкарно: при цьому виділяється і втрачається енергія, а вона має масу. Тому-то маса атома гелію виходить трохи менше маси чотирьох атомів водню. Так працює фабрика гелію в надрах гігантських зірок.