Рис. 6.8. Схематическое изображение протон-протонной цепочки.

170

взаимодействия, покидает звезду, унося свою энергию. С учетом потери этой энергии в каждой протон—протонной цепочке выделяется 26,3 МэВ, или 6,5 МэВ на нуклон. Каждый грамм водорода, превращаясь в гелий, высвобождает примерно 6 · 1018 эрг. Поэтому Солнце, где ежесекундно в реакцию вступает ~ 6 · 1014 г водорода, выделяет мощность ~ 4 · 1026 Вт. Обычно условия, при которых идут термоядерные реакции, существуют лишь внутри звезды. Испускаемый свет с поверхности звезды (а это фотоны) характеризует более холодное вещество.

В целом фотоны оказывают радиационное давление на внешний слой звездного газа. Из ОТО известно, что масса т обладает энергией Ε = тс2. И наоборот, энергии Ε соответствует определенная масса т. Следовательно, электромагнитное излучение с энергией Ε обладает эквивалентной ей массой т = Е/с2. И поскольку электромагнитное излучение распространяется со скоростью света с, то оно имеет и импульс p = тс = Е/с и, следовательно, оказывает радиационное давление. В равновесии действующая на любой малый объем звездного вещества сила, обусловленная гравитацией, уравновешивается радиационным давлением. Как только термоядерные реакции обеспечивают достаточное излучение для того, чтобы уравновесить направленную внутрь гравитационную силу, сжатие звезды прекращается. Это подход к пониманию пульсирующей звезды, как раньше к целой Вселенной.

6.8.2. Углеродо-азотный цикл

Если в звезде имеется некоторое количество углерода, то может осуществиться еще одна цепочка реакций, в результате чего также происходит превращение водорода в гелий, а углерод, азот, кислород служат как бы катализаторами:

Согласно этой схеме три протона захватываются в следующих друг за другом реакциях (p, γ) и β-распадах. А после захвата четвертого протона и излучения α-частицы вновь образуется ядро 12С. Конечный результат этой цепочки тот же, что и в рассмотренной протон-протонной: превращение четырех атомов водорода в один атом гелия. Так как в этой последовательности участвуют и образуются атомы углерода и азота, то ее и называ-

171

ют углеродо-азотным циклом. Если в состав звезды входит углерод и температура выше 2 · 107 К, то основным источником энергии является углеродно-азотный цикл. Более массивные и яркие, и поэтому более горячие, звезды выделяют энергию за счет углеродно-азотного цикла. Примером таких звезд является одна из самых ярких звезд Северного полушария — Сириус. Основным источником энергии Солнца служит протонпротонная цепочка.

Горбачев В. В. Концепции современного естествознания:—М.: ООО «Издательский дом «ОНИКС 21 век»: ООО «Издательство «Мир и Образование», 2003. — 592 с: ил.