<<< Раздел  Солнце : >>>
  > Существующие модели источников солнечной энергии Стр. 1

3. Солнце         

3.2. Существующие модели источников солнечной энергии            

           На каждом этапе формирования новых парадигм в физике возникали адекватные модели, описывающие энергию звезд, в том числе и энергию Солнца. Так, например, в XIX в. Гельмгольц считал основным источником энергии Солнца энергию гравитационного сжатия, как показано на рис.3.2.,



(Рис.3.2. Гравитационное сжатие Солнца) 
которое приводит ко времени полного выгорания Солнца:
          

млн. лет ,
           где W0 и L 0 – гравитационная энергия и полная мощность излучения Солнца, соответственно; M 0 и R 0 – масса и радиус Солнца, соответственно; G – гравитационная постоянная.
Однако последующие палеонтологические исследования показали, что в течение последних 3,5 миллиардов лет жизнь на Земле не прерывалась и, следовательно, светимость Солнца существенно не менялась. Этот научный факт привел к первому кризису в физике энергетики звезд.
Преодолеть этот кризис уже в XX в. пытались многие ученые, в том числе Эддингтон (1926). Он нашел, что для основных звезд достаточно в грубом приближении светимость связана с массой звезды в пропорции:

           L  M  ,   где  = 3  3..

При такой зависимости теплопроизводительность звезд определяется только теплоотдачей. Таким образом, механизм выделения энергии звездами соответствует типу выделения энергии при остывании или освобождении гравитационной энергии при сжатии.
Пытаясь устранить недостатки теории Гельмгольца, Эддингтон ввел новый источник энергии в виде равномерной аннигиляции вещества (в соответствии с уравнением Эйнштейна) во всем объеме звезды. На рис.3.3. показана аннигиляция электрона и позитрона.



Рис.3.3. Аннигиляция 
В то время предполагалось, что протоны аннигилируют аналогично электронам. Однако дальнейшее развитие теории и эксперимента в ядерной физике показало, что при существующих физических условиях на Солнце процесс аннигиляции невозможен. Это привело ко второму кризису в физике энергетики звезд.

 
  Наверх

  > Существующие модели источников солнечной энергии  (продолжение) Стр. 2

Осмысливая создавшееся положение, большинство физиков склонилось к идее термоядерного механизма выделения энергии в звездах путем термоядерного синтеза водорода в гелий, как показано на рис.3.4.



Рис.3.4. Термоядерный синтез 
Вскоре Бете и др. (1938 – 1939) указали на наиболее важные термоядерные реакции протон-протонного цикла, углеродно-азотного цикла и углеродного цикла, которые могут осуществляться при давлениях порядка 1016 Па и температурах порядка 108К. Получить такие давления и температуры возможно только в центре звезд. Но эта модель вошла в противоречие с экспериментальной зависимостью светимости звезд от их массы. Поэтому было создано множество теорий, пытающихся устранить это противоречие.
В начале 70-х годов всеобщая уверенность в термоядерном механизме генерирования солнечной энергии была поколеблена тем фактом, что непосредственно измеренный поток солнечных нейтрино, выделяемых при термоядерном синтезе, оказался в 3–4 раза меньше теоретически ожидаемого и не превысил общий космический фон. Это привело к третьему кризису в физике энергетики звезд. Он получил название проблемы солнечных нейтрино. Неоднократные экспериментальные попытки на протяжении последующих 30 лет найти теоретически предсказанное количество солнечных нейтрино и выделить их на общем космическом фоне оказываются безуспешными до настоящего времени.
Таким образом, кризис в физике энергетики звезд перешел в хроническую форму.
Можно попытаться преодолеть этот кризис, полностью отказавшись от стандартных физических моделей Солнца и звезд, перейдя к модели, учитывающей вновь полученные данные по физике Солнца и звезд.
Новые наблюдения и факты по физике Солнца ставят под сомнение общепризнанные теории его строения.

 
  > Необъяснимость волн на Солнце  (следующая глава) Наверх