Источники солнечной энергии

Сейчас по многочисленным данным известно, что количество выделяемой Солнцем в окружающее пространство энергии остается неизменным в течение миллиардов лет. Количество этой энергии впечатляет. В самом деле, общая отдача тепла Солнцем составляет около 3*10³³ калорий в год, и если бы Солнце состояло, например, из чистого угля и кислорода, оно сгорело бы примерно за 1500 лет.

Примерно 50 лет назад стало ясно, что источником энергии Солнца и звезд являются реакции ядерного синтеза. Для Солнца наиболее важный источник энергии - термоядерный синтез четырех протонов в один атом гелия.

Установлено, что 98% энергии в недрах Солнца выделяется за счет протон-протонного цикла и остальная - за счет углеродно-азотно-кислородного цикла.

-Проверкой наших представлений о внутреннем строении Солнца, происходящих в нем процессах, его химическом составе могут служить очень трудоемкие эксперименты по обнаружению солнечных нейтрино, возникающих при термоядерных реакциях в недрах Солнца. Эти субатомные частицы очень трудно регистрируются, они имеют, как это представляется в настоящее время, нулевую массу покоя. Солнечное вещество практически прозрачно для нейтрино, поэтому именно они являются идеальными датчиками условий в недрах Солнца.

Однако сейчас теория строения Солнца переживает большие трудности, так как в течение последних 20 лет ученые измеряют поток солнечных нейтрино. Было обнаружено, что наблюдаемый поток этих частиц примерно в 3 раза меньше, чем предсказывает теория. Различные модификации стандартной модели Солнца не устраняют расхождение между теорией и экспериментом. Поскольку количество рождающихся нейтрино сокращается с уменьшением температуры, то предложены модели с более низкой температурой солнечного ядра; есть гипотеза о другом соотношении гелия и водорода в только что "родившемся" Солнце. Высказывались предположения, что светимость Солнца была раньше меньшей, чем сейчас, и что это вызывало на Земле ледниковые периоды. Однако палеоклиматические данные опровергают такого рода гипотезы. Предлагались совсем экстравагантные идеи, например, что в центре Солнца находится черная дыра, что Солнце сформировалось в два этапа и др. Теоретики предполагали также заменить условие высокой температуры в ядре центробежной силой или магнитным давлением, для чего необходима высокая скорость вращения внутренних слоев Солнца или наличие очень сильных магнитных полей. Весьма кардинальной попыткой устранить противоречие между теорией и экспериментом является предположение о наличии у нейтрино массы покоя. В последние годы в СССР группой сотрудников института теоретической и экспериментальной физики проведены опыты, свидетельствующие о существовании у нейтрино массы порядка 1/10000 массы электрона.

Модели внутреннего строения Солнца будут гипотезами до тех пор, пока мы не узнаем больше о солнечном ядре. Помощь в этом может оказать новое направление в экспериментальном изучении Солнца - гелиосейсмология, которая дает представление о внутреннем строении Солнца непосредственно из наблюдений постоянных волновых движений, которые, подобно сейсмическим волнам Земли, сотрясают недра Солнца.