Күн Энергиясы қазіргі таңда неге тиімді

Неге күн жарқырайды және миллиардтаған жыл бойы су бермейді? Оған қандай» отын » энергия береді? Ғалымдар бұл сұрақтарға жауаптарды ғасырлар бойы іздеген, тек XX ғ. басында ғана дұрыс шешім табылған. Енді күн, басқа жұлдыздар сияқты, жер қойнауында өтіп жатқан термоядролық реакциялардың арқасында жарқырайды. Бұл реакция үшін не? <

Егер жеңіл элементтердің атом ядросы ауыр элементтің Атом ядросына қосылса, онда жаңа ядроның массасы түзілген ядролардың жиынтық массасынан аз болады. Массаның қалдығы реакция барысында босаған бөлшектер алып кететін энергияға айналады. Бұл энергия толығымен жылуға көшеді. Атом ядролары синтезінің мұндай реакциясы өте жоғары қысым мен 10 млн градустан жоғары температурада ғана болуы мүмкін. Сондықтан ол термоядролық деп аталады.

Күн құрайтын негізгі зат-сутегі, оның үлесіне барлық шамның 71% — ы келеді. 27% — ға жуық гелий, ал қалған 2% — көміртек, азот, оттегі және металдар сияқты ауыр элементтерге жатады. Күндегі басты «отын» сутегі болып табылады. Төрт сутегі атомынан айналу тізбегінің нәтижесінде гелий атомы түзіледі. Ал реакцияға қатысатын сутегі әрбір граммынан 6 * 10 Дж энергия бөлінеді! Жер бетінде мұндай энергия мөлшері 0 С температурадан 1000 м суды қайнату нүктесіне дейін қыздыру үшін жеткілікті болар еді!

Сутегі гелийге айналуының термоядролық реакциясының механизмін қарастырайық, ол көптеген жұлдыздар үшін ең маңызды. Ол протон-протон деп аталады, себебі сутегі атомдарының екі ядросының тығыз жақындасуынан басталады. Протондар оң зарядталған, сондықтан өзара итеріледі, сонымен қатар, Кулон заңы бойынша осы итерудің күші қашықтық квадратына кері пропорционалды және тығыз жақындасу кезінде тез өсуі тиіс. Бірақ өте жоғары температура мен жылу қозғалысының қысымы кезінде бөлшектердің соншалықты үлкен, ал бөлшектер тығыз, олардың ең жылдамдары бір-бірімен жақындап, ядролық күштердің әсер ету саласында болып келеді. Нәтижесінде екі протоннан және екі нейтроннан тұратын жаңа ядроның пайда болуымен аяқталатын айналулар тізбегі болуы мүмкін — гелий ядросы.

Екі Протонның әрбір соқтығысуы ядролық реакцияға әкеледі емес. Миллиардтаған жылдар ішінде протон ядролық түрленуді күтпестен басқа да протондармен үнемі бетпе-бет келуі мүмкін. Бірақ егер екі Протонның тығыз жақындасуы кезінде ядро үшін тағы да екіталай оқиға орын алса — Протонның нейтронға, позитронға және нейтринге ыдырауы (бұл процесс бета-ыдырау деп аталады), онда нейтроны бар протон ауыр сутегі — дейтерий атомының тұрақты ядросына біріктіріледі.

Дейтерий ядросы (дейтон) сутегі ядросына ұқсайды, тек ауыр. Бірақ жер қойнауында соңғы жұлдызға қарағанда дейтерия ядросы ұзақ өмір сүре алмайды. Бірнеше секундтан кейін, тағы бір протонмен соқтығысқанда, ол оны өзіне қосады, қуатты гамма-квант шығарады және екі Протон әдеттегі гелий сияқты екі нейтронмен емес, тек біреуімен байланысқан гелий изотопының ядросына айналады. Бірнеше миллион жылда бір рет жеңіл гелий ядросы тығыз жақындайды, бұл кәдімгі гелий ядросына бірігуі мүмкін.

Сонымен, дәйекті ядролық айналулар нәтижесінде қарапайым гелий ядросы пайда болады. Реакция барысында пайда болған Позитрондар мен гамма-кванттар энергияны қоршаған газға береді, ал нейтрино мүлдем жұлдыздан кетеді, себебі заттың үлкен қалыңдықтарынан еніп, бірде-бір атомды тапсырмай, таңқаларлық қабілеті бар.

Сутегінің гелийге айналу реакциясы күннің ішінде оның бетіне қарағанда гелийден әлдеқайда көп екеніне жауапты. Әрине, мына сұрақ туындайды: оның ядросындағы барлық сутегі жанып, гелийге айналғанда күнмен не болады, және бұл қалай жақын арада болады? Шамамен 5 млрд жылдан кейін күн ядросындағы сутегі мөлшері соншалықты азаяды, бұл оның» жануы » ядро айналасындағы қабатта басталады. Бұл Күн атмосферасының «үрленуіне», күн өлшемінің артуына, жер бетіндегі температураның құлауына және оның ядрода жоғарылауына әкеледі. Бірте — бірте күн Қызыл гигантқа айналады — Жер орбитасының шекарасынан асып түсетін атмосфера үлкен көлемдегі суық жұлдыз. Күн өмірі аяқталмайды, ол әлі де көп өзгерістерге ұшырайды, соңында суық және тығыз газ шары болмайды, оның ішінде ешқандай термоядролық реакциялар болмайды.

Күннің Тербелісі. Гелиосейсмология

Жер сейсмологиясы жер астындағы дыбыстың таралу ерекшеліктеріне негізделген. Дегенмен, сейсмографты күнге қоюға болмайды. Сондықтан күннің ауытқуы мүлдем басқа әдістермен өлшенеді. Бас оның ішінде негізделген Доплера әсері. Күн беті ырғақты түсіріледі және көтеріледі (тербеледі), ал оның жақындауы-жою сәуле шығару спектріне әсер етеді. Күн дискісінің әртүрлі учаскелерінің спектрлерін зерттей отырып, жылдамдықтың таралу суретін алады; әрине, уақыт өте келе ол өзгереді — толқындар жүгіреді. Бұл толқындардың кезеңдері шамамен 3-тен 10 мин аралығында жатыр. Олар алғаш рет ашылған кезде, кезеңнің табылған мәні шамамен 5 минутты құрады.

Күн бетінің тербеліс жылдамдығы өте аз — секундына ондаған сантиметр және оларды өлшеу өте қиын. Бірақ жылдамдықтың мәні жиі емес, уақыт өте келе қалай өзгереді (толқындар бетінде өтеді). Мысалы, адам терезелері тығыз жабылған үй-жайда; көшеде күн, бірақ жарты айда. Және кенеттен ауа қозғалысы дауылға сәл жылжиды, көзге шағылысқан күн сәулесін соғады. Жеңіл жел соншалықты күшті әсер етеді! Ғалымдар Күн бетінің сәулелік жылдамдығын өлшейді. Перделердің рөлі күн спектрінде сіңіру сызықтары ойнайды. Күн жарығының жарықтығын өлшейтін аспап, ол жұтудың қандай да бір тар сызығының ортасында ұзын толқыннан ғана жарық өткізетіндей етіп бапталады. Ол кезде толқын ұзындығының аз өзгеруі кезінде аспаптың кіре берісіне қара сызық емес, үздіксіз спектрдің жарқын көрші учаскесі түседі. Бірақ бұл бәрі емес.

Толқынды максималды дәлдікпен өлшеу үшін оны мүмкіндігінше ұзағырақ, үзіліссіз бақылау керек, әйтпесе бұл толқынның қандай екенін анықтауға болмайды. Күн сайын көкжиектің артында жасырынады, тіпті бұлттар уақыт кетеді…

Мәселенің бірінші шешімі Оңтүстік полярлы шеңберді бақылау болды-онда жазда күн көкжиектен апта емес, сонымен қатар Заполярьеге қарағанда анық күн. Алайда, Антарктида астрономдардың жұмысын жолға қою қиын және қымбат. Басқа ұсынылған Жол айқын, бірақ одан да көп жолдар: ғарыштан бақылау. Мұндай бақылаулар кейде жанама зерттеулер ретінде жүргізіледі (мысалы, Марсқа ұшып кеткенше отандық «Фобостарда». 1995 жылдың соңында ЅОНО халықаралық спутнигі (Solar and Heliospheric Obsеrvatory) іске қосылды, онда әртүрлі елдердің ғалымдары әзірлеген көптеген аспаптар орнатылды.

Бірақ бақылаудың көп бөлігі әлі де жерден жүргізіледі. Түнде және ауа райы нашар үзілістерді болдырмау үшін күн түрлі континенттерден байқалады. Өйткені шығыс жарты шарда түн, Батыс-Күн және керісінше. Қазіргі заманғы әдістер бір үздіксіз қатар сияқты бақылауларды ұсынуға мүмкіндік береді. Бұл үшін телескоптар мен аспаптар бірдей болуы маңызды шарт. Мұндай бақылау ірі халықаралық жобалар аясында жүргізіледі.

Бұл ерекше, дыбыссыз дыбыс толқындарын зерттей отырып, күн туралы не біле алды? Олардың табиғаты туралы түсінік жер қыртысының тербелісі туралы белгілі болды. Ғалымдар күндегі процестер осы толқындарды қозғайды, және олар біздің Жарық бетіне су бетінде теңіз толқындары сияқты жүгіреді. Бірақ болашақта өте қызықты факт анықталды: күн дискісінің түрлі бөліктеріндегі кейбір толқындар бір-бірімен байланысты болды (физиктер: бір фаза бар деп Айтады). Мұны барлық беті толқын торымен жабылған сияқты елестете аласыз, бірақ кейбір жерлерде ол көрінбейді, ал басқаларында анық көрінеді. Әр түрлі салаларда осциляцияның келісілген бейнесі бар. Зерттеушілер күн тербелістері жаһандық сипатқа ие деген қорытындыға келді: толқындар өте үлкен қашықтықты жүгіріп өтеді және күн дискісінің әртүрлі жерлерінде бір толқынның көріністері көрінеді. Осылайша, күн қоңырау сияқты естіледі деп айтуға болады.

Жермен болған жағдайда, күн бетінің тербелісі — оның тереңдіктерінде таралатын толқындардың дыбысы ғана. Кейбір толқындар күн ортасына дейін жетеді, басқалары жарты жолмен өшеді. Бұл күн қойнауының әр түрлі бөліктерінің қасиеттерін зерттеуге көмектеседі. Ену тереңдігі әртүрлі толқындарды зерттей отырып, тіпті дыбыс жылдамдығының тереңдікке тәуелділігін құру мүмкін болды! Ал теориясының белгілі төменгі шекара аймағының конвекция тиіс күрт өзгеруі, жылдамдығы дыбыс анықтай алдық басталатын күн конвективная аймағы. Бұл бүгінгі күні гелиосейсмологияның маңызды жетістіктерінің бірі.