Озонные дыры и гибель человечества

Высокая температура в центре Солнца поддерживается не только высоким давлением, но и реакциями термоядерного синтеза, которые здесь протекают. Эти процессы идут только при очень высокой температуре.

Ядро водорода представляет собой элементарную частицу — протон. Ядро гелия содержит четыре протона. Его еще называют альфа-частицей. Таким образом, четыре ядра водорода образуют одно ядро гелия. В процессе этой реакции выделяется энергия. Так, из каждого грамма водорода, который превращается в гелий, 0,007 г преобразуется в энергию. Это и есть источник солнечной энергии. Чтобы обеспечить теперешнюю светимость Солнца, необходимо в ядерную печь в центральной части Солнца каждую секунду подбрасывать примерно 5 т водорода. Эти реакции внутри Солнца идут уже в течение примерно 5 миллиардов лет. Поэтому часть водорода в самом центре Солнца успела «выгореть», превратиться в гелий, который в данном случае можно назвать «золой». Благодаря этому в центре Солнца имеется зона, где водорода меньше. Но чем дальше от центра, тем его становится больше. На удалении от центра на одну четверть солнечного радиуса водород составляет 96 % всего солнечного вещества (по массе). Собственно, на этом расстоянии заканчивается центральная часть Солнца, называемая ядром. На внешней части солнечного ядра температура уже составляет только 8 миллионов градусов, плотность вещества примерно в 20 раз меньше, чем в центре. В солнечном ядре, где генерируется 99 % солнечной энергии, заключена половина всей массы Солнца (хотя по объему ядро занимает только ¹/₆₄ всего объема Солнца).

Ядро окружено солнечным веществом, в котором термоядерные реакции не идут. Эта сферическая область Солнца была названа промежуточной. Она простирается от внешней границы солнечного ядра до 0,86 радиуса Солнца. Вещество в промежуточной области представляет собой однородную смесь, состоящую из водорода, гелия и тяжелых элементов. На каждые 10 атомов водорода приходится примерно 1 атом гелия. Атомы тяжелых элементов (C, N, O, Ne, Mg, Si, Ar, Ca, Fe, Ni) составляют примерно 1 % по массе. Они содержатся в таких же относительных количествах, что и в земной коре. Это естественно, поскольку и Земля, и Солнце образованы из одного первоначального «теста». Этим тестом был межзвездный газ, в который тяжелые элементы попали после взрывов сверхновых звезд первого поколения.

Энергия, освобождаемая в солнечном ядре, пробирается наружу через промежуточную область путем излучения. В природе известны различные способы передачи энергии через вещество, эффективность которых зависит от физических условий (плотность, температура, давление). В промежуточной области передача энергии осуществляется с помощью излучения.

Электромагнитное излучение, каким является видимый свет, рентгеновские, инфракрасные, ультрафиолетовые и гамма-лучи, а также радиоволны, быстрее всего распространяется в вакууме. Здесь скорость его распространения достигает 300 000 км/с. Но если на пути излучения имеется какое-либо вещество, то происходит задержка излучения. Оно при этом может или поглощаться (полностью или частично), или же отражаться в определенном направлении. При определенных условиях излучение может взаимодействовать с атомами или молекулами, вызывая их изменение.

В промежуточной области Солнца плотность вещества еще очень высока, а энергия электромагнитного излучения, пробивающегося от солнечного ядра наружу, велика. Поэтому энергичные фотоны (гамма-кванты) поглощаются атомами, встречающимися в изобилии на их пути. Атом, поглотивший фотон, через определенное время переизлучает, но переизлученный фотон имеет меньшую энергию, чем поглощенный атомом фотон. Так, если первоначальное излучение представляло собой гамма-лучи, то с уменьшением частоты оно становится рентгеновским излучением, затем ультрафиолетовым. При дальнейшем уменьшении частоты оно становится видимым, а затем инфракрасным.

Перенос энергии в виде излучения является основным только в пределах переходной области. На расстоянии от центра Солнца, равном 0,86 его радиуса, физические условия (температура, плотность) уменьшаются настолько сильно, что механизм лучистого переноса энергии становится неэффективным. Температура здесь составляет «всего» полмиллиона градусов, а плотность в 2000 раз меньше, чем у основания переходной области. Здесь начинается область Солнца, обладающая принципиально отличными физическими свойствами. Главное среди этих свойств — турбулентность. Турбулентное движение вещества, например, воздуха в атмосфере Земли, характеризуется вихревыми движениями. В третьей области Солнца возникают турбулентные движения вещества, или турбулентные конвекции. Поэтому эту область назвали конвективной зоной. Нижняя часть конвективной зоны имеет температуру, равную 0,5 миллиона градусов. Температура в верхней ее части составляет всего примерно 6,6 тысячи градусов. Такой резкий перепад температур по высоте и обусловливает возникновение турбулентного движения вещества.