Сообщения за сегодня
Активность на форуме
22 минуты назад
24 минуты назад
RR добавляет сообщение в теме Выбор ноутбука
1 час назад
1 час назад
1 час назад
RR добавляет сообщение в теме Времена года.
Онлайн 2
RR
Были за 24 часа
Статистика
Тем 5 073
Сообщений 170 418
Пользователей 2 459

Почему светят звезды

Просмотров 2072 Сообщений 6
10 февраля 2011, четверг
Д Михельсон Д Михельсон
[SIZE=3]Из ядерной физики известно, что если столкнуть два протона, то получится дейтерий, позитрон и нейтрино. Нейтрино улетит и унесет с собой 1,44 Мэв энергии. Если столкнуть дейтрон (ядро дейтерия) с протоном, то получится гелий 3 и гамма квант. Последний улетит и унесет 5,49 Мэв энергии. Если далее столкнутся 2 гелия-3, то образуется “окончательный” гелий 4 + два протона, при этом выделится 12,85 Мэв кинетической энергии.[/SIZE]
[off][SIZE=3]Если пренебречь тем, что вероятность столкновения 4-х протонов очень мала и так в природе почти не бывает и не заморачиваться промежуточными реакциями, описанными выше, то можно считать, что при столкновении 4 протонов образуется гелий, нейтрино и гамма квант, а всего порядка 20 Мэв энергии.[/SIZE]
[SIZE=3]В природе кроме ядерных сил есть еще и электрические. А из электричества мы знаем, что частицы с одинаковым зарядом отталкиваются. Поэтому, чтобы слить в одно ядро 4 протона им (протонам) нужно обладать достаточно большой скоростью, чтобы преодолеть электрическое отталкивание. А высокая скорость – это не что иное как большая температура.[/SIZE]
[SIZE=3]Спустя какое-то время после Большого взрыва во Вселенной был в основном водород и немного гелия. Ну так получилось. На первых порах водород распределялся более или менее равномерно. Но наличие гравитации привело к возникновению флуктуаций в сплошной газовой среде и во Вселенной стали образовываться газовые облака, внутри которых повышалось давление и повышалась температура. При достижении определенной температуры ядра водорода (протоны) движутся достаточно быстро, чтобы преодолевая кулоновское (электрическое) отталкивание сливаться в ядра гелия. (с учетом изложенной выше более детальной схемы через дейтерий и тритий).[/SIZE]
[SIZE=3]Итак, мы видим, что достаточно высокая температура приводит к тому, что водород, так сказать компактизируется. Из каждых четырех свободных протонов образуется ядро гелия. Итак, были свободные протоны, которые связались в ядра гелия. В результате такого слияния выделяется пара частиц – нейтрино и фотон (или гамма квант, что то же самое, что и фотон, тока с большей энергией). Поэтому если в большом газовом облаке начиналась термоядерная реакция (слияние протонов в гелий), то такое облако начинало светиться, то есть получалась звезда.[/SIZE]
[SIZE=3]Далее нетрудно себе представить, что при большом наличии водорода, такое горение могло продолжаться достаточно долго. Как выяснилось – миллионы и миллиарды лет, что во Вселенной и наблюдается как длительное излучение звезд. Надо заметить, что некоторые ядра гелия будут сталкиваться с ядрами трития, что будет приводить к образованию бериллия. Ядро бериллия будет взаимодействовать с протонами и будет получаться бор и т.д. вплоть до углерода, кислорода и железа. И в результате каждой реакции будут выделяться нейтрино и гамма кванты и улетать в космос. [/SIZE]
[SIZE=3]Когда Вы в темную ночь смотрите на звезды, вы как раз и видите эти прилетающие к вам фотоны. (гамма кванты, выбираясь из глубин звезды рассеиваются на ядрах, теряют энергию и превращаются в фотоны).[/SIZE]
[SIZE=3]Из изложенного ясно, что в Звезде будет убывать водород и наращиваться гелий и более тяжелые элементы. Что же произойдет в конце, когда водород закончится? А вот что. Надо еще обратить внимание на то, что если бы термоядерная реакция не пошла, то облако могло бы под действием сил гравитации сжиматься сколь угодно сильно. И вообще, гравитация все сжимает, если ей ничто не мешает. А после возникновения термоядерной реакции в звезде дальнейшему сжатию стало препятствовать давление внутри облака, которое обусловлено высокой температурой термоядерной реакции. В какой-то момент наступает равновесие и миллионы лет идет борьба между гравитацией и давлением, которое поддерживается превращением водорода в гелий. [/SIZE]
[SIZE=3]И вот водород заканчивается. Медицинский факт заключается в том, что водород настолько равномерно распределен по всей звезде, что не получается так, что где-то он закончился, а где-то еще нет. Звезда – это очень однородный объект. Настолько однородный, что водород заканчивается в объеме всей звезды в течение нескольких десятых долей секунды.[/SIZE]
[SIZE=3]В этот момент звезда имеет довольно причудливый химический состав от гелия до железа. Причем все перемешано и звезда совершенно однородна. Только водород взял и закончился. В этот момент попросту исчезнет то равновесие между гравитацией и давлением, которое поддерживалось миллиарды лет. Резко упадает давление и гравитация начинает преобладать над давлением и температурой. В результате звезда мгновенно потеряет радиальную однородность и более тяжелые элементы (железо) устремляются к центру звезды быстрее, чем более легкие. То есть мгновенно ядро звезды становится железным, над железом будет углеродная оболочка над углеродом – бериллиевая , над бериллием гелий. Там еще будет кислород, азот и почти все элементы от лития до железа, выстроенные в порядке уменьшения атомного веса. Итак, звезда мгновенно превращается в некий слоеный пирог (тока сферический) из химических элементов, более тяжелые внизу, более легкие вверху. Для простоты представим, что образовалось всего лишь железное ядро и гелиевая оболочка. При этом, между железным ядром и гелиевой оболочкой почти ничего не будет. Что произойдет дальше? Это же почти очевидно - гелиевая оболочка банально упадет на железное ядро. Когда рассматриваются сценарии падения на землю астероида, диаметром, скажем, 10 км, то всем нам знакомы кадры апокалипсиса, нарисованные Голливудом. Можно себе представить, что может произойти, если на железное ядро звезды упадет масса в миллиарды раз превосходящая массу астероида! Произойдет мгновенное повышение температуры до десятков миллиардов градусов! Это приведет к новому всплеску термоядерных реакций во всей звезде (уже без водорода, тяжелые ядра будут превращаться в еще более тяжелые). При этом из-за чудовищной температуры пойдут уже такие термоядерные реакции, при которых смогут образоваться элементы тяжелее железа – вплоть до урана. При этом выделение энергии будет столь велико, что большая часть звезды будет разрушена и образовавшиеся тяжелые элементы будут выброшены в открытый космос. И станут основой для следующего поколения звезд, планет и… людей. При образовании новых элементов, как Вы теперь уже знаете, образуются нейтрино и гамма кванты, что мы с вами и увидим как вспышку сверхновой. При этом нейтрино и гамма квантов будет низвергнуто больше, чем их было испущено за миллионы или миллиарды лет равновесной термоядерной реакции. А что же произойдет с железным ядром? Оно исчезнет, так как почти все железо уйдет на генерацию сверхтяжелых элементов. Ну а что же дальше? Гравитация вездесуща. Она будет продолжать работать даже тогда, когда будут происходить эти чудовищные фазовые переходы одного химического состава звезды в другой (что из-за выделяемых гамма квантов мы будем видеть как взрыв). И тут все зависит от оставшейся массы после взрыва. Если она не очень велика, (до 1,43 солнечной), то тяготение не сможет преодолеть давление оставшегося вещества и образуется новая равновесная конфигурация – белый карлик. Если масса чуток побольше (до 3-х солнечных), то образуется нейтронная звезда. Ну а если масса останется совсем большой (больше 3-х солнечных), то уже ничто не сможет остановить гравитационное сжатие и образуется черная дыра.[/SIZE]
[SIZE=3]Сухой остаток заключается в том, что если бы при сжатии водородных облаков не пошли термоядерные реакции (ну были бы другие законы физики элементарных частиц), то гравитация все равно сделала бы свое дело – превратила бы газовое облако в какой-нить белый карлик, нейтронную звезду или черную дыру. Но не было бы света от звезд и не образовались бы разные химические элементы… И не было бы Солнца, планет и людей.[/SIZE][/off]
10 февраля 2011, четверг
RR RR
А откуда это? Где ссылка на источник?
10 февраля 2011, четверг
Д Михельсон Д Михельсон
[SIZE=3]Без источника. Это я внуку помогал реферат писать. Нигде не опубликован.[/SIZE]
[SIZE=3]А вообще, все это в 100 раз более подробно и правильно (кое где я драматически переупростил) можно прочитать в книге И.С. Шкловского “Звезды, их рождение, жизнь и смерть” Есть, например здесь: [/SIZE]
[SIZE=3]Заинтересовавший Вас момент описан в параграфе 8 этой книги.[/SIZE]
[SIZE=3]А вообще, если не отталкиваться от книги, то в массе источников Интернета, если в поисковике запросить “протон-протонный цикл”[/SIZE]
[SIZE=3]Вот одна из таких ссылок[/SIZE]
[SIZE=3]Ну или читать все подряд по ядерной физике или астрофизике. Везде это будет.[/SIZE]
10 февраля 2011, четверг
RR RR
Ещё раз, убедительная просьба. не выкладывайте открытые ссылки
10 февраля 2011, четверг
Д Михельсон Д Михельсон
Я понимаю, что это у Вас где-то описано, но пока не нашел
10 февраля 2011, четверг
RR RR
Я понимаю, что это у Вас где-то описано, но пока не нашел
Выделяете текст, где должна быть ссылка, нажимаете "зелёный шарик со звеном цепи" и в появившемся окне вводите вашу ссылку. Всё
10 февраля 2011, четверг
Д Михельсон Д Михельсон
Спасибо. Буду придерживаться. Я дисциплинированный. А в тот момент, я честно, говоря, даже не знал, что открытые ссылки нежелательны.
Есть 2 новых сообщения
У вас нет прав, чтобы писать на форуме, .