Звезды и звездные группировки в нашей Галактике. Суркова Л.П. - 37 стр.

§13. ЯДЕРНЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ ИЗЛУЧЕНИЯ
                   ЗВЕЗД

      Основным источником звездной энергии являются термоядер-
ные реакции синтеза химических элементов от дейтерия до железа.
Термоядерными реакциями называются протекающие при высоких
температурах процессы, сопровождающиеся превращением одних
элементарных частиц в другие. В рамках классической физики прото-
ны (ядра атомов водорода) могут преодолеть силы электрического от-
талкивания и слиться друг с другом только при температурах в не-
сколько десятков миллиардов градусов. Однако туннельный эффект
допускает вероятность такого процесса уже при температурах в де-
сятки и сотни миллионов градусов, существующих в недрах звезд.
      Реакции горения водорода. Сущность ядерных реакций, иду-
щих внутри звезд главной последовательности и значительной части
красных гигантов, состоит в том, что четыре ядра водорода объе-
динятся, и образуют одно ядро гелия ( α – частицу), причем избы-
точная масса выделяется в виде энергии, нагревающей среду, в кото-
рой происходят реакции. Покажем, что в ходе синтеза ядер гелия ос-
вобождается энергия, которая может обеспечить светимость звезды в
течение миллиардов лет.
      Масса одного протона в атомных единицах составляет 1,00813.
Отсюда масса четырех протонов равна 4,03252. Известно также, что
масса ядра гелия в атомных единицах есть 4,00389. Следовательно,
избыток массы, равный 0,02863 единицы атомного веса, должен пре-
вратиться в освобождаемую энергию связи. Выделившийся при обра-
зовании ядра гелия избыток энергии можно подсчитать по формуле
Эйнштейна: E = MC 2 = 1,67 ⋅ 10−24 ⋅ 0,02863 ⋅ ( 3 ⋅ 1010 ) = 4,3 ⋅ 10−5 эрг на
                                                          2


одно ядро. Таким образом, при слиянии четырех протонов в ядро ге-
лия освобождается, и переходит в энергию примерно семь тысячных
долей массы ( 0,02863 ÷ 4,03252 = 0,007 ) . Следовательно, если бы все
Солнце состояло из водорода, то при его превращении в гелий выде-
лилось бы количество энергии, равное 2 ⋅ 1033 ⋅ 0,007 ⋅ ( 3 ⋅ 1010 ) =
                                                                           2



= 1,3 ⋅ 1052 эрг. Тaк как Солнце каждую секунду излучает 3,8 ⋅ 1033 эрг,
то превращения водорода в гелий хватило бы для поддержания излу-
чения Солнца на настоящем уровне в течение 3 ⋅ 1018 секунд ( ≈ 100
миллиардов лет). Итак, соединение протонов в ядра гелия вполне мо-
жет обеспечить нобходимую мощность источников звездной энергии.
Рассмотрим способы, какими водород может превращаться в гелий.



                                      37