Космічний порушник правил: як Сонцю вдається "горіти" в космосі без кисню

Сонце, ця яскрава зірка в центрі нашої Сонячної системи, цікавить людство протягом тисячоліть. Пульсуюче сяйво Сонця продовжує заворожувати всіх — від стародавніх астрономів, таких як Анаксагор, які захоплювалися його вогненним виглядом, до сучасних вчених, які спостерігають за ним за допомогою знімків NASA з високою роздільною здатністю. Часто виникає питання, як Сонце може так яскраво горіти без кисню, адже вогонь на Землі не може існувати без нього. Проста, але глибока відповідь криється в процесі ядерного синтезу — реакції, яка відбувається в умовах, набагато екстремальніших, ніж будь-який вогонь на нашій планеті, пише IFLScience.

У Фокус.Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найцікавіші новини зі світу науки!

Всупереч розхожій думці, в космосі є кисень, але його мало, і здебільшого він не в тій формі, якою ми можемо наповнювати наші легені. На Землі ми дихаємо молекулами кисню, які складаються з двох атомів кисню, з'єднаних разом (O2). У космосі такі молекули трапляються рідко, тому що атоми кисню мають тенденцію прилипати до частинок пилу, не даючи змоги їм утворювати звичний для нас кисень, придатний для дихання. Така нестача молекулярного кисню — результат того, як формувалися елементи після зародження Всесвіту: у ядрах молодих зірок відбувався ядерний синтез, що також призвів до утворення кисню.

Світіння Сонця не пов'язане з горінням, як це відбувається на Землі. Тут для підтримання горіння необхідний кисень, а саме щонайменше 16% атмосфери. Однак Сонце працює за зовсім іншим принципом: ядерний синтез. Цей процес передбачає злиття легких атомних ядер, водню та гелію, у випадку Сонця — в умовах екстремальної температури та тиску. Коли ці ядра з'єднуються, вони утворюють важче ядро і виділяють величезну кількість енергії. Це вивільнення пов'язане з тим, що маса новоутвореного ядра трохи менша, ніж сума мас вихідних ядер. Різниця в масі перетворюється на енергію, згідно зі знаменитим рівнянням E=mc^2, де E — енергія, m — маса, а c — швидкість світла.

Ця енергія Сонця омиває нашу планету, визначає її клімат і дає життя тому світу, який ми знаємо. Вона досягає Землі у вигляді випромінювання, нагріваючи атмосферу, океани і сушу. Цей процес, що так сильно відрізняється від горіння, дає змогу Сонцю "горіти" без кисню, висвітлюючи й наповнюючи енергією наш світ із холодного вакууму космосу.

Розуміння цих процесів має величезне значення, починаючи з основ сонячної енергетики і закінчуючи потенціалом ядерного синтезу як джерела чистої енергії на Землі. Хоча ядерний синтез на Сонці залишається природним дивом, недоступним для наших сучасних технологій, він надихає на дослідження в галузі штучного синтезу, який одного дня зможе забезпечити достаток стійкої енергії. Дослідження внутрішніх механізмів Сонця не тільки задовольняє людську цікавість, а й обіцяє майбутні інновації, які можуть змінити наш енергетичний ландшафт.

Раніше Фокус писав про те, наскільки гаряче Сонце насправді. Сонце є досить динамічним об'єктом, але є деякі змінні, які, на погляд вчених, можуть бути досить статичними, даючи нам можливість сильніше заглибитися в пізнання нашої зірки.

Також Фокус писав про те, скільки астронавтів загинуло в космосі протягом більш ніж 50 років польотів. Для космічних мандрівників смертельними виявилися 5 місій.