Как Солнце светит?

В 1939 году Ганс Бете выдвинул гипотезу, что Солнце и другие звезды питаются энергией путем ядерного синтеза – эта теория принесла ему Нобелевскую премию в 1967 году в области физики.5 В процессе синтеза очень быстро движущиеся ядра водорода соединяются, чтобы превратиться в гелий – для этого необходима температура в миллионы градусов. Некоторая масса теряется и превращается в огромное количество энергии, согласно известной формуле Эйнштейна E = mc2.6 Таким образом, Солнце похоже на гигантскую водородную бомбу.7

Если синтез полностью отвечает за огромную выходную мощность Солнца в 3.86 x 1026 ватт, то это означает, что 4 миллиона тонн материи ежесекундно превращается в энергию. Это колоссально, но незначительно по сравнению с огромной общей массой Солнца. То, что синтез отвечает, по меньшей мере, за часть выходной мощности Солнца, поддерживается огромным потоком солнечных нейтрино – частиц, которые обычно могут беспрепятственно проходить сквозь материю толщиной в световые годы.8

Однако, если бы ядерный синтез был единственным источником энергии, тогда нейтрино было бы в три раза больше. 9 Эта нехватка была экспериментально объяснена тем, что есть три вида нейтрино. Для этого у них должна быть масса, хотя ранее они всегда считались безмассовыми. В качестве альтернативы, две трети солнечной энергии может обеспечиваться путем гравитационного коллапса, через конверсию энергии гравитационного потенциала в тепло и свет, поскольку солнечные газы обрушиваются во внутрь. Эта теория была предложена великим физиком Германом фон Гельмгольцем (1821–1894).

Теория считалась основополагающей до расцвета эпохи дарвинизма, которая не примирилась с установленным верхним пределом возраста Солнца в 22 миллиона лет – слишком короткого для эволюции. Наблюдения, предполагающие, что Солнце сокращается со скоростью примерно 0,02 дуговых секунд в столетие, поддерживают эту идею. 10 Этого достаточно, чтобы коллапс был существенным источником энергии. Но сокращение спорно, даже среди креационистов. В любом случае, поскольку ядерный синтез является, по крайней мере, частичным источником энергии, установленный Гельмгольцем предел возраста Солнца не может использоваться неукоснительно.

[Примечание от 30 Мая 2002: статья Филлипа Ф. Шу, Бена Штайна и Джеймса Райордона, опубликованная в бюллетене The American Institute of Physics Bulletin of Physics News 586 24 апреля 2002 года, продемонстрировала убедительные доказательства колебаний нейтрино. Ранее детекторы могли улавливать лишь электронные нейтрино. Но этот новый эксперимент Нейтринной обсерватории в Садбери (SNO) помог определить недостающие виды нейтрино, мю и тау нейтрино, которые подвергаются реакциям «нейтрального тока». Это совпадает с прочими свидетельствами того, что синтез является главным источником энергии, например, стандартные физические модели показывают, что температура ядра довольно высока для синтеза.

Интересные статьи:

Определение расстояний до звезд и планет
Вступление. Наши знания о Вселенной тесно связаны со способностью человека определять расстояния в пространстве. С незапамятных времен вопрос «как далеко?» играл первостепенную роль для астронома в его попытках познать свойства Вселенной, ...

Современные модели развития Вселенной
Введение С давних времён человека мучил вопрос, как устроен мир, в котором мы живём и откуда он взялся. Придумывались самые невероятные гипотезы. В последнее время человечество очень продвинулось в изучении этого вопроса. Теперь довольно ...

Тунгусский метеорит
Тунгу́сский метеороид, или Тунгусский метеорит (Тунгусский феномен) — гипотетическое тело, вероятно, кометного происхождения, которое, предположительно, послужило причиной воздушного взрыва, произошедшего в районе реки Подкаменная Ту ...