Солнце как источник радиации


По современным воззрениям, Солнце представляет газовый шар-с температурой излучающей поверхности около 6000 градусов. Теоретические расчеты заставляют предполагать наличие в центре Солнца температуры порядка 40 000 000 градусов при громадной величине давления.

Диаметр этого шара 1 400 000 километров.

Наша Земля вращается вокруг Солнца по орбите, имеющей форму эллипса — слабо вытянутого круга, в одном из фокусов которого находится Солнце. Орбита Земли незначительно отличается от окружности, благодаря чему при среднем расстоянии между Землей и Солнцем 150 000 000 километров само расстояние в течение года меняется только на 5 000 000 километров.

Расстояние в 150 000 000 километров настолько велико, что число-это нам мало что говорит; сделаем его более понятным.

Предположим, что Земля была бы соединена с Солнцем мостом, причем длина каждого пролета моста равнялась бы диаметру земного шара; такой мост должен был бы иметь 11 640 пролетов. Если бы по этому мосту отправили от Земли к Солнцу поезд со средней скоростью 60 километров в час, то, не делая ни одной остановки, он достиг бы Солнца через 285 лет. Исходя из средней продолжительности жизни человека, только седьмое поколение достигло бы Солнца...

Современный скоростной аэроплан при безостановочном полете пролетел бы это расстояние в промежуток времени около 20 лет.

Если бы на Солнце произошел взрыв и звук распространялся бы с такой же скоростью, как в атмосфере около земной поверхности (340 метров в секунду), то мы услышали бы звук этого взрыва через 13 лет 9 месяцев. Если бы выстрелить из пушки от Земли к Солнцу, то при постоянной скорости полета снаряда 500 метров в секунду он должен был бы лететь до Солнца 9 лет 8 месяцев.

Всякое ощущение человека требует некоторого времени, чтобы передаться по нервам до головного мозга, где происходит восприятие ощущения. Представим себе человека с такой длинной рукой, что он мог бы коснуться Солнца. При средней скорости передачи ощущения 28 метров в секунду он почувствовал бы боль от ожога через 167 лет.

Солнечный же луч по пути к Земле пробегает это расстояние всего-за 8 минут.

Диаметр Солнца таков, что на нем можно было бы уложить подряд 115 земных шаров (диаметр земного шара равен примерно 12 000 километров).

Поверхность Солнца в 12 000 раз больше поверхности Земли; его объем в 1 280 000 раз больше объема Земли. Если бы в центре Солнца поместить Землю с Луной, то Луна свободно могла бы вращаться вокруг Земли и находилась бы еще на половине расстояния от центра Солнца до его поверхности.

Если бы мы захотели наполнить внутренность Солнца «шариками»-величиной с нашу Землю, то таких «шариков» потребовалось бы 1 250 ООО штук.

Солнце весит в 324 ООО раз больше, чем Земля. Если бы на весах захотели взвесить Солнце, то на другую чашку весов для равновесия пришлось бы наложить 324 ООО земных шаров!

При своем движении вокруг Солнца Земля делает полный оборот в течение года, и так, что ось ее вращения остается все время параллельной самой себе при наклоне к плоскости эклиптики под постоянным углом 66,5 градуса.

Постоянство наклона оси вращения обусловливает смену времен года на Земле, а вращение вокруг оси — смену дня и ночи.

Ближе всего к Солнцу Земля находится зимой. Так как в это время года северное полушарие Земли отклонено в сторону, противоположную Солнцу, как изображено на рис. 1, то солнечные лучи падают на него» под небольшим углом, продолжительность дня незначительная, что и обусловливает небольшой приток солнечного тепла к северному полушарию.

Летом Земля находится на 5 000 000 километров дальше от Солнца, чем зимой, но зато ее северное полушарие, как это видно на рис. 2, обращено к Солнцу; вот почему в это время года солнечные лучи падают на него более отвесно; а так как одновременно и продолжительность дня больше, чем зимой, то этим и обусловлен значительный приток тепла солнечных лучей к земной поверхности в северном полушарии и повышение ее температуры.

На южном полушарии процесс происходит в обратном порядке.

Весной и осенью Земля оказывается в промежуточном положении, и потому к обоим полушариям в эти сезоны доходит одинаковое количество тепла солнечной радиации, как это легко понять из рисунка.

Количество тепла, приносимого солнечными лучами тому или другому месту на земном шаре, обусловливается в основном высотой Солнца над горизонтом и продолжительностью дня.

Высота Солнца в разное время года и для различных широт может меняться от 0 до 90 градусов, а продолжительность дня — от полного его отсутствия до 24 часов и больше. На полюсе непрерывный день продолжается полгода, зато остальные полгода там царит непрерывная ночь.

Таким образом, приход тепла солнечной радиации для различных мест земного шара может быть весьма различным. Этим в основном и объясняется большое разнообразие климатов — от жарких тропиков до холодных ледяных пустынь Арктики и Антарктики.

Тепло, испускаемое Солнцем в каждую секунду, могло бы быть заменено сгоранием в одном месте около 11 600 биллионов тонн каменного угля.

Энергия, которую Солнце непрерывно посылает на Землю, равняется работе 543 000 000 000 паровых машин по 400 лошадиных сил каждая.

Вот какова та колоссальная энергия, которую Солнце в виде лучей изливает на Землю. А ведь эта энергия — только одна двухбиллионная часть того, что излучает Солнце во все стороны!

Откуда же берет само Солнце это невообразимое количество энергии, которое оно излучает в мировое пространство? И не должна ли при таком колоссальном расходовании теплоты со временем ослабнуть и даже вовсе иссякнуть лучистая энергия Солнца? Ученые уже давно задумывались над вопросом об источниках солнечной энергии.

Подсчитано, что если бы Солнце состояло из чистого угля, то при такой расточительности оно сгорело бы дотла за 3 000 лет. А ведь Солнце излучает столь же обильно, как и сейчас, никак не менее нескольких миллиардов лет... Значит, тут дело не в горении.

Одно время причиной образования такой колоссальной энергии считали постепенное сжатие Солнца под действием силы тяготения.

Но и это предположение оказалось неверным: было высчитано, что в этом случае возраст Солнца не превышал бы в настоящее время 40 000 000 лет. А науке твердо известно, что Солнце намного старше нашей Земли, история которой насчитывает примерно 3 000 000 000 лет...

Все попытки ученых разгадать тайну солнечного излучения оказывались тщетными, пока развитие физических наук не привело к открытию нового вида энергии — атомной, или ядерной.

Как известно, материя состоит из атомов — ничтожно малых частиц вещества.

Но атомные ядра заключают в себе огромные по сравнению со своими размерами запасы энергии. Для того чтобы освободить эту энергию, надо разбить, расщепить ядро. Но атомное ядро скреплено так прочно, что для его расщепления приходится создавать специальные, очень сложные установки. В обычных же земных условиях расщепление атомных ядер не происходит. Единственное исключение — это самопроизвольный распад крайне редких радиоактивных веществ, содержащихся в земной коре.

О запасах энергии, заключенных в атомном ядре, дают представление следующие цифры.

При сжигании 1 килограмма угля получается 8,5 киловатт-часа 1 энергии. А если бы тот же килограмм угля удалось полностью превратить в энергию, то мы получили бы 25 000 000 000 киловатт-часов энергии, то есть в 3 000 000 000 раз больше.

В этом и оказалась разгадка солнечного излучения. Как ни прочны атомы, но чудовищной температуры и давления, царящих внутри Солнца, они выдержать не могут. Почти все атомы там разбиты, расщеплены, их осколки беспорядочно мечутся и сталкиваются между собой в невообразимой толчее, соединяются друг с другом и вновь распадаются, идет непрерывное превращение атомов одних элементов в атомы других...

В результате этих ядерных реакций освобождается колоссальное количество внутриатомной энергии, которая и составляет основную массу солнечного излучения.