Перуница

» » Загадка Солнца

Наука и Техника » 

Загадка Солнца

Загадка Солнца


«ЯСНО, КАК СОЛНЦЕ»

Издавна все привыкли к тому, что Солнце светит и греет. Никого это не удивляло: на то оно и Солнце. Считали, что Солнце так же должно светить и греть, как вода — течь, а ветер — дуть. Это казалось простым и ясным.

Но вот вопрос: а почему Солнце светит и греет? ?

Думали — понятно, почему:

Солнце горит. Разве может быть иначе? Ведь все что светит и греет, должно гореть.

Когда же выяснилось, сколько тепла и другой энергии излучает Солнце, человек был поражен. Он узнал удивительные вещи. Оказалось, что дело далеко не просто и вовсе не понятно; оказалось, что как раз Солнце-то менее всего ясно.

И человек столкнулся с величайшей загадкой.


ЧТО ЖЕ ЧЕЛОВЕК УЗНАЛ

Он узнал, что мощность солнечного излучения, если мерить ее лошадиными силами, равна. . .Не будем писать, чему она равна: получается число из 24 цифр, понять которое все равно невозможно. Еще больше число, показывающее силу света Солнца в свечах: в нем 28 цифр.

Земля получает ничтожнейшую долю энергии Солнца, так как она очень далека от него: их разделяют 150 миллионов километров. Звук с Солнца, например пушечный выстрел, если бы его можно было услышать, достиг бы наших ушей с опозданием на 14 лет.

На землю падает только 1/2 200 000 000 частички солнечного излучения. Hо эта крохотная частичка представляет мощность в 231 000 000 000 000 лошадиных сил.

Человек узнал, что температура поверхности Солнца составляет 6 тысяч градусов. При такой температуре мощность излучения одного квадратного метра равна 84 тысячам лошадиных сил. Подобной мощности достаточно для питания 2,5 миллиона ламп по 25 ватт. Одного квадратного метра солнечной поверхности, если бы можно было перенести его на Землю, хватило бы для освещения большого города.

А квадратных метров солнечной поверхности много... Солнце так велико, что поездка по его окружности на скором поезде продлилась бы 12 лет. Из Солнца можно было бы вылепить 1 300 тысяч шаров величиной с Землю. Земля и Солнце — что слон и птенчик. А ведь и Земля не маленькая: в ней больше тысячи миллиардов кубических километров.


МЫ ТЕРЯЕМСЯ В ДОГАДКАХ

Подсчитали, сколько топлива нужно было бы для солнечного излучения. Оказалось, что в секунду приходилось бы сжигать 12 000 000 000 000 000 тонн кокса. Глыбы угля величиной с Землю нехватило бы даже на 1,5 суток. Если бы Солнце целиком состояло из лучшего сорта кокса пополам с кислородом, то в 2650 лет оно сгорело бы без остатка. А ученые нашли, что Солнце светит и греет сейчас ничуть не хуже — даже лучше, чем сотни тысяч и миллионы лет назад.

Что же получается? Горит, а не сгорает!

Значит, не горит. Стало ясно, что горение — слишком ничтожный для Солнца источник тепла.

Нет, не горит Солнце. Что-то другое должно происходить с ним. Но что?

Стали искать таинственный источник солнечной энергии. Подумали о метеоритах— камнях и каменных глыбах, витающих в мировом пространстве. Падая на Солнце с огромной скоростью, метеориты развивают много тепла. Не они ли отапливают Солнце?

Нет, по многим причинам — не они. Во-первых, метеорита величиной даже с Землю нехватило бы для солнечного излучения и на сто лет. А о других причинах и говорить не стоит.

Подумали о сжатии: Солнце сжимается, от чего и выделяется тепло. Но подсчет показал, что в этом случае Солнце должно было бы родиться не ранее чем 40 миллионов лет назад. А ученые нашли, что оно живет, светит и греет уже миллиарды лет. И не только не уменьшается и не гаснет, а наоборот, оно и размером сейчас больше, и энергии излучает больше, чем когда-то.

Подумали...

Не будем перечислять всего того, что думали: все поиски оказались напрасными. И чем больше думали и искали, тем загадочнее представлялся таинственный источник солнечной энергии.


НЕ ТАК СТРАШНО, КАК КАЖЕТСЯ

Но наука шла вперед. Настал XX век. Появились новые изобретения и открытия. И человек узнал удивительную вещь: энергия весит. Так же весит, как вещество. Весят тепло, свет, электричество. Поэтому наэлектризованный предмет тяжелее ненаэлектризованного, горячий тяжелее холодного. Излучая энергию, предмет теряет ее вес и, значит, становится легче.

Солнце излучает энергию. Ее количество и вес известны: 4 миллиона тонн в секунду. Значит, на столько тонн Солнце становится ежесекундно легче. В каждую секунду исчезает тяжесть, для перевозки которой потребовалось бы 4 тысячи товарных поездов.

Взгляните на минутную стрелку часов. Когда она передвинется на 4 минуты вперед (ждать ведь очень недолго!), Солнце потеряет миллиард тонн. Как кровь из живого организма, истекают из него каждый день десятки миллиардов тонн. Завтра в этот час оно будет легче на 360 миллиардов, а через год — на 132 000 000 000 000 тонн.

Цифры страшные. Ведь жизнь наша и вся жизнь на Земле —от Солнца. Погасни оно — и Земля превратится мертвый шар. В вечной тьме, при 270-градусном морозе погибнут вся растительность, животный мир и человечество. Солнце кормит и поит нас, возит и работает на нас. Хлеб и мясо — сгустки солнечной энергии. Без тепла и света Солнца не росла бы рожь и не питался бы травою скот.

Без угля и текущих рек не работали бы динамомашины. Но без Солнца не текли бы реки и не было бы угля: ведь уголь — остатки растений, живших миллионы лет назад в лучах Солнца. Это оно, Солнце, светит нам в электрических лампах и греет нас теплом печей: горящие дрова только возвращают ту энергию, которую деревья получили когда-то от Солнца. Все кругом, каждое движение — все от Солнца. А оно, пока вы читаете это, все тает да тает, тает на глазах...

Можно подумать: надвигается катастрофа. Однако мы знаем, что Солнце светит и греет миллиарды лет; ученые нашли, что и впредь оно будет также греть и светить миллиарды лет...

Новая загадка! Было: «горит, а не сгорает», стало: «теряет, а не убывает». В чем же дело? Ведь 4 миллиона тонн в секунду — не пустяк. Почему же незаметна эта убыль?

Потому, что в Солнце очень много тонн... Так много, что одну сотую долю своего веса оно может потерять только за 150 миллиардов лет. Солнце весит 2 000 000 000 000 000 000 000 000 000 тонн. Подобное число песчинок покрыло бы сплошь всю Землю слоем песка толщиною в сотни метров.

Нет ничего удивительного в том, что потеря Солнцем веса незаметна: убыль 4 миллионов тонн в секунду ничтожна для него. Удивительно другое: как мало весит энергия. Помните, сколько топлива потребовалось бы для солнечного излучения? И это невообразимо огромное количество горючего дало бы всего 4 миллиона тонн тепла и света.


«Грамм электричества» равен 25 миллионам киловаттчасов. Он может питать 300-ваттную лампу 10 тысяч лет

Энергия весит так мало, что даже грамм был бы для нее огромнейшей мерой. «Грамм электричества», например, равен 25 миллионам киловаттчасов. Он может питать 300-ваттную лампу 10 тысяч лет. «Грамма тепла» достаточно для непрерывной работы машины мощностью в 4 тысячи лошадиных сил в течение года.

Вообразим, что мы заставили какой-нибудь предмет, не сжигая его, излучать тепло. Через некоторое время предмет стал на один грамм легче: выделился один грамм тепла. Этим теплом можно было бы вскипятить 214 тысяч тонн ледяной воды — содержимое 10 700 больших цистерн товарного поезда.

Представим себе другой случай: у нас кусок угля, от которого мы откололи один грамм. Теплом от сжигания этого грамма угля возможно было бы вскипятить всего 1/3 стакана ледяной воды.


При горении свечи на весах под плотно закупоренным колпаком равновесие весов не нарушается: вещество свечи переходит в газы, которые остаются под колпаком

Так мало тепла получается при горении вещества и так много при потере веществом веса, уменьшении количества вещества. Не подумайте, что и при простом горении заметно теряется вес, уменьшается количество вещества. Казалось бы, был грамм угля, сгорел и нет его — осталось лишь немного золы. Была свеча, сгорела — и ничего не осталось. Это не так. Помещают свечу в большую банку, ставят ее на весы и уравновешивают их гирями. Зажигают свечу и плотно закупоривают банку. Свеча укорачивается, а весы не выходят из равновесия. Вот свеча целиком сгорела. Ее не стало. Равновесие же весов не нарушилось.

Вес не потерян — вещества не стало меньше: из свечи оно перешло в газ, который остался в банке. А вот если бы можно было, поместив в банку какой-нибудь предмет, скажем камень или каменный уголь весом в 500 граммов, и не сжигая, заставить его излучить столько тепла, чтобы вскипятить 214 тысяч тонн ледяной воды, весы показали бы в конце опыта только 499 граммов.

Вот где он должен быть — достаточно мощный источник солнечного излучения! Не в горении, а в более прибыльном способе получения энергии — в получении ее за счет вещества. Каким же способом добывает ее Солнце? Как оно питается собственным веществом? Ответ мы найдем в самом веществе.

В мире много различных веществ. Оглянитесь, и вы насчитаете их десятки. Большинство их — вещества сложные. Сложные вещества состоят из простых и могут быть разложены на них. Простые же вещества разложены не могут: они состоят только «из себя». Их называют «химическими элементами».

Латунь, например, — вещество сложное: сплав меди и цинка. Его можно разложить на них. Но медь и цинк — элементы. Что бы химики ни делали с ними, разложить их они ни на что не смогли бы. Вот другое сложное вещество— вода. Она химическое соединение двух газов-элементов: водорода и кислорода, которые состоят только «из себя».


ВОТ КТО ТОПИТ СОЛНЦЕ

А что получается, если дробить какой-нибудь химический элемент, например железо?

Будут получаться все меньшие и меньшие куски. Можно представить себе, что в конце-концов мы дойдем до самого маленького кусочка элемента. Такой «самый маленький кусочек элемента» существует. Он называется атомом. Правда, можно представить себе и атом разбитым на части. Но тогда элемент перестанет быть самим собой. Получатся осколки бывшего атома железа, которые — уже не железо. Точно так, если разрушить дом, то останутся развалины из кирпичей, которые —уже не дом.

В середине атома —ядро. Атом и ядро невообразимо малы. Пришлось бы взять миллионы атомов, чтобы составить цепочку длиною всего в 1 миллиметр, а цепочка из миллионов атомных ядер была бы в 10 тысяч раз короче. Вот этот ничтожнейший кусочек вещества — ядро атома — и интересует нас. В ядре атома главным образом заключены колоссальные запасы энергии вещества. Мириады атомных ядер — истопники Солнца.

Ядра состоят из одной или нескольких частичек вещества. У разных элементов разные ядра. Например, ядро атома водорода —это всего одна частичка. Вот другой газ — гелий. Ядро его атома состоит из четырех различных частичек.

Именно они — ядра атомов водорода и гелия — истопники Солнца. Истопники, как мы сейчас увидим, необычные, работающие при удивительной температуре и удивительным способом: без топлива.


ЧУДЕСНОЕ ПРЕВРАЩЕНИЕ

Солнце состоит из многих элементов — их открыто на нем уже более шестидесяти. Все они при температуре поверхности Солнца в 6 тысяч градусов превращаются в пар. Поэтому Солнце—шар из раскаленного газа. Чем дальше вглубь, тем жарче. В центре Солнца температура доходит до 20 миллионов градусов.


Пятак, нагретый до 20 миллионов градусов, своим жаром сжег бы все на тысячи километров кругом

Представить себе, как «жарко» при подобной температуре, невозможно. Но достаточно сказать, что пятак, нагретый до 20 миллионов градусов, сжег бы все на тысячи километров кругом. Мощность его излучения равнялась бы 11 000 000 000 000000 лошадиных сил. Чтобы поддерживать подобную мощность, приходилось бы затрачивать почти в 50 раз больше энергии, чем получает вся Земля от Солнца.

Что же делается на кухне Солнца при 20 миллионах градусов?

Атомы очень прочны, но такой чудовищной температуры не выдерживают даже они: большинство из них разбито. С большими скоростями снуют их осколки в разные стороны и со страшной силой налетают друг на друга. В невообразимой сумятице ядра сталкиваются; порою в них врываются отдельные частички — ядра атомов водорода. Тогда измеряется число их частичек и происходит замечательная вещь: ядра одних элементов превращаются в ядра других. От новых столкновений образуются ядра третьих элементов. Снова врывается чужая частичка, и получается ядро четвертого элемента...

Превращения происходят долгие и сложные... Многие из них кончаются тем, что исчезают ядра атомов водорода, зато появляются ядра атомов гелия. Короче говоря, из каждых четырех ядер атома водорода получается одно ядро атома гелия.

Здесь обнаруживается самое удивительное: ядро атома гелия весит меньше 4 ядер атома водорода! Однако все частички целы. И число их не убавилось. Куда же девался вес?

Tут и разгадка секрета Солнца: пропавший вес — это вес энергии. Она родилась при сложных перестановках в ядрах атомов. Это внутриатомная энергия. Вот он — таинственный источник энергии, долголетия и мощности Солнца.



Числа — гиганты


В статье «Загадка Солнца» встречаются огромные числа, с большим количеством нулей. С такими числами часто приходится иметь дело в астрономии, физике, химии. Они очень длинны и неудобны: их трудно выписывать, трудно прочитывать и легко ошибиться в числе нулей. Поэтому нули не выписывают, а поступают иначе.

Например, число 2 с двадцатью семью нулями, показывающее вес Солнца в тоннах, изображают так:

2.1027 или 2Х1027. Точка и косой крест — знаки умножения. Число 27, напечатанное маленькими цифрами справа над десяткой, показывает количество нулей при единице. Выражение 1027 называется степенью десяти. Читается число 2. 1027 так: «Два на десять в 27-й степени».

При подобном изображении большие числа легко и писать и читать. И просчитаться в количестве нулей уже невозможно, так как нули не выписываются. Вот еще пример: мощность солнечного излучения составляет 51.1022, то есть: «51 на 10 в 22-й степени» лошадиных сил. Это значит, что к числу 51 надо было бы приписать 22 нуля.

У больших чисел есть названия. Вот они:

106 — 1 000 000 — миллион,

109 — 1 000 000 000 — миллиард, или биллион,

1012 — триллион,

1015 — квадриллион,

1018 — квинтиллион,

1021 — сектиллион,

1024 — септиллион,

1027 — октиллион,

1030 — нониллион,

1033 — дециллион.

Э. Зеликович
Знание - Сила 1946 №1

https://www.perunica.ru/nauka/9875-zagadka-solnca.html  



+9


Категория: Наука и Техника

Информация
Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.