Рождение миров

В прошлом, когда Солнце было массивной и очень яркой молодой звездой, этот выброс частичек имел характер грандиозного истечения газа из звезды.

Член-корреспондент Академии наук СССР В. А. Амбарцумян, профессор Б. А. Воронцов-Вельяминов определили, что есть звезды, которые за один месяц теряют вещества больше, чем современное Солнце за 10 миллионов лет.

Свет и корпускулярное излучение уносят с собой часть массы звезд. Вместе с утраченной массой уходит и момент количества движения. Звезды замедляют свое вращение.

Ведь и потоки света и корпускулярное излучение вырываются из наружных слоев Солнца и звезд, а наружные слои вращаются гораздо быстрее внутренних. Они несут больший момент количества движения. Поэтому даже небольшая потеря массы из внешних слоев Солнца сильно сказывается на скорости его вращения.

Нет ничего удивительного, что планеты сохранили свой момент количества движения; они не светятся, не излучают, не теряют вещество, их запас количества движения остается неприкосновенным. Солнце же растрачивает его, и соотношение изменяется в пользу планет.

Это исследование В. А. Крата опровергло одно из самых серьезных возражений против гипотезы Лапласа. Он объяснил странное распределение момента количества движения между Солнцем и планетами. Но спасти гипотезу это уже не могло.

Водородное «отопление» Солнца

Что же все-таки питает Солнце? Там несомненно происходят превращения одних химических элементов в другие. Но какие именно? Распад тяжелых элементов — урана, радия, тория — мало вероятен. Их на Солнце мало. Незаметно и признаков такого распада.

Ученые, стремившиеся проникнуть в тайну солнечной кочегарки, сделали противоположное предположение. Атомы на Солнце не распадаются, а, наоборот, создаются. В недрах Солнца, где царит температура в миллионы градусов и давление в миллиарды атмосфер, происходит «упаковка» атомов, там из легких веществ образуются более тяжелые элементы. При таких превращениях в некоторых случаях выделяется большое количество энергии.

В своих лабораториях физики выполняют много подобных превращений.

Еще в 1919 году удалось «столкнуть лбами» атом азота с ядром атома гелия, и в результате получился атом кислорода и ядро атома водорода. Из алюминия таким же путем был приготовлен кремний, из бериллия — углерод.

За 20 лет напряженной работы физиков всех стран к 1939 году, было найдено 600 различных реакций между ядрами атомов. Сейчас таких реакций известно гораздо больше. Возникла новая отрасль науки — ядерная физика, которая изучает превращения элементов.

Физики научились не только переделывать атомы, существующие в готовом виде, но и создавать новые. К 1951 году в лабораториях получили десять новых химических элементов, которых до этого не было среди минералов земной коры.

При ядерных реакциях выделяется энергии в тысячи и сотни тысяч раз больше, чем при обычных химических реакциях. Например, при превращении одного грамма алюминия в кремний выделяется энергии в 700 тысяч раз больше, чем при сгорании одного грамма угля.

И ученые пришли к согласному решению, что в недрах Солнца происходит слияние атомов — из нескольких легких атомов образуется один, но более тяжелый атом. Оставалось проверить это предположение и найти — какие именно химические элементы участвуют в этих превращениях.

Если в каком-либо помещении окажется много мешков с мукой, то можно подумать, что там либо мельница, либо пекарня, то есть на этом предприятии или муку мелют, или из нее пекут хлеб.

Примерно в таком же положении оказались астрономы, когда с помощью спектроскопа заглянули на Солнце. Там обнаружено поразительно много водорода и гелия. В атмосфере Солнца почти 82 % объема занимает водород, а остальные 18 % — гелий. На долю остальных элементов приходятся сотые доли процента.

Возможно, что недра Солнца более богаты тяжелыми элементами, но все же водород и гелий на Солнце преобладают. Тоже самое наблюдается и на звездах. Эти газы, видимо, самые главные строительные материалы в мире звезд.

И очень может быть, что один из этих газов является «топливом», а другой «золой» или «дымом».

Опыты, поставленные в лабораториях, показали, что атомы водорода могут сливаться друг с другом и образовывать атомы гелия. При этом выделяется 162 миллиона килокалорий на каждый грамм израсходованного водорода или в 20 миллионов раз больше, чем дает грамм горящего угля.

По предположению ученых, в недрах Солнца царит жара в 20 миллионов градусов. При такой температуре атомы движутся с громадными скоростями. Они постоянно и с большой силой сталкиваются друг с другом. Соударения не проходят для атомов бесследно. Их ядра сливаются и образуются новые атомы.

Так, например, в бешеной сутолоке атомов солнечных газов может происходить такая реакция: атом углерода сталкивается с ядром атома водорода, которое называется протоном. Ядра столкнувшихся атомов сливаются в одно целое, и образуется атом нового вещества — радиоактивного азота.

Радиоактивный азот неустойчив. Он, как и все другие радиоактивные элементы, распадается. Развалившийся атом радиоактивного азота превращается в атом тяжелой разновидности углерода.

Этот новорожденный атом углерода при очередном столкновении с протоном поглощает его и становится атомом обычного азота.

Атом азота, в свою очередь встретившись с протоном, сливается с ним и превращается в атом радиоактивного кислорода.

В том, что все атомы сталкиваются обязательно с протонами, ничего необычного нет: водородных ядер в Солнце больше всего. При встрече с ядром атома гелия никаких превращений не происходит — у гелия очень прочные ядра. Они не вступают в реакции и при столкновениях с другими атомами отскакивают, как мячики; жертвой всех столкновений становятся преимущественно протоны.

Радиоактивный кислород, получившийся при последнем превращении, неустойчив. С течением некоторого времени он распадается и становится атомом разновидности азота — тяжелого азота.

В результате очередного столкновения с протоном — четвертого по счету — протон проникает в ядро тяжелого азота, и оно распадается на две неравные части — на атом гелия и на атом углерода.

Вся эта цепь превращений атомов, по расчетам физиков, длится пять миллионов лет. В результате же «гибнет» четыре протона, из которых постепенно складывается ядро атома гелия, а атом углерода из всех этих переделок выходит невредимым. При первом же столкновении с протоном он начинает новую цепь превращений.

Каждое слияние ядер, распад неустойчивых радиоактивных атомов, все их преобразования сопровождаются выделением энергии. И эта энергия подогревает Солнце, поддерживая его жар и светимость.

Такова последняя гипотеза, объясняющая почему светит и греет Солнце.

Строительные леса науки

Гипотеза преобразования водорода в гелий при содействии посредника-углерода разработана американским физиком Бете. Она проверена несколькими лабораторными опытами. Некоторые астрономы принимают ее как истинную, но большинство считает гипотезу Бете только временной, рабочей гипотезой.