Я верю, что листик травы не меньше поденщины звезд.
Уолт Уитмен (Уитмен У. Избранные стихотворения и проза. – М.: Гослитиздат, 1944.)
Звезды как «термоядерные реакторы»
Как ветха Земля? на данный момент посредством измерения радиоактивных атомов установлено, что ей приблизительно 4,55 млрд лет. Однако убедительные аргументы в пользу старого возраста нашей планеты выдвигались еще в XIX в. В то время геологи, оценивая степень эрозии и оседания грунта, каковые повлияли на формирование земной поверхности, высказали предположение, что возраст Земли образовывает как минимум 1 млрд лет. Дарвинисты разделяли их мнение, ссылаясь на свои оценки количества поколений эволюционирующих видов, каковые должны были жить на планете до нас. Но великий физик лорд Кельвин вычислил, что вся внутренняя энергия Солнца должна была истечь наружу и оно бы сдулось всего за 1 % этого времени. Он мрачно заявлял: «Жители Земли не смогут продолжать наслаждаться светом и теплом, так нужными для их жизни, больше нескольких миллионов лет, в случае, если лишь в великой кладовке творения для нас не приготовлены другие их источники, на данный момент нам малоизвестные». Наука ХХ в. поняла, что такие источники действительно существуют и запрятаны они в ядре атома. Водородные бомбы – ужасающее подтверждение того, какая энергия прячется в атоме.
Энергия Солнца рождается в следствии преобразования водорода (несложный атом, ядро которого складывается из одного протона) в гелий (также несложный атом, складывающийся из двух протонов и двух нейтронов). Попытки поставить на службу человеку термоядерную реакцию как источник энергии (управляемый термоядерный синтез) пока что зашли в тупик по причине того, что тяжело взять нужные температуры во довольно много миллионов градусов. Еще большей проблемой есть необходимость сохранять данный очень тёплый газ где-то в лаборатории – разумеется, что он расплавит любой контейнер, и исходя из этого его приходится удерживать посредством магнитных ловушек. Но Солнце имеет такую громадную массу, что сила тяготения удерживает располагающиеся дальше от ядра более холодные слои и, так, «прижимает крышку» к ядру с большим давлением. Структура Солнца содействует тому, дабы в его ядре генерировалась ядерная энергия, которая распространяется во внешние слои конкретно до того уровня, который нужен, дабы уравновесить теплопотери с поверхности звезды – того самого тепла, которое есть базой жизни на Земле.
Это горючее заставляет Солнце сиять уже практически 5 млрд лет. Но в то время, когда оно начнет иссякать, приблизительно еще через 5 млрд лет, солнечное ядро начнет сжиматься, а его внешние слои – расширяться. За 100 млн лет – достаточно маленький период если сравнивать с общей длительностью его жизни – Солнце станет бросче и превратится в звезду, которую именуют красным гигантом, поглотив ближайшие планеты и испарив любую жизнь, которая останется на Земле. Часть его внешних слоев будет скинута, а ядро в конечном счете превратится в белый карлик, который будет освещать тусклым голубым светом, не бросче теперешней Луны, жалкие останки Нашей системы.
Астрофизики вычислили, какие конкретно процессы должны происходить в нашего Солнца, и достигли того, дабы их расчеты соответствовали замечаемым радиусу, температуре, яркости и т. д. Они с полной определенностью смогут сказать, каковы условия в самой глубине Солнца. Кроме этого они смогут высчитать, как оно будет развиваться в следующие пара миллиардов лет. Разумеется, что напрямую эти расчеты проверить нереально. Однако мы можем замечать другие звезды, похожие на Солнце и находящиеся на различных этапах своего развития. В случае, если иметь по одному «моментальному снимку» из жизни каждой звезды, то не будет никаких особенных препятствий чтобы составить более большую подборку, складывающуюся из звезд, появившихся в различное время, и доступную для изучения. Подобным образом, приземлившемуся марсианину не потребуется довольно много времени, чтобы выяснить этапы жизненного цикла людей (либо деревьев), замечая много экземпляров, находящихся на различных этапах развития. Кроме того среди соседних звезд мы можем выявить те, каковые еще весьма молоды и имеют возраст не свыше миллиона лет, и другие, каковые будут в предсмертном состоянии и уже, быть может, поглотили когда-то окружавшую их свиту из планет.
Эти выводы основываются на предположении о том, что атомы и их ядра однообразны везде. Величайшим прозрением Ньютона было то, что он связал воедино роль гравитации на Земле с поведением небесных тел. Но он обрисовывал лишь движение тел нашей Солнечной системы. Потребовалось куда больше времени, чтобы выяснить, что гравитация ответственна и для других звезд а также – других галактик. В древние времена считалось, что небесная сфера сделана из особенного вещества, эфира, более чистого, чем земля, воздушное пространство, пламя и вода земного происхождения. До середины XIX в. не было никаких предположений по поводу того, из чего состоят звезды. Применение призмы для расщепления света в радугу разрешило установить, что свет Солнца и других звезд содержит детали, каковые показывают на отлично узнаваемые на Земле атомы. Состав «звездной начинки» не отличался от атомов «подлунной сферы».
Так же легко, как и этапы эволюции Солнца, астрофизики смогут вычислить жизненный цикл звезд, каковые, скажем, вдвое либо вдесятеро тяжелее нашей звезды. Более мелкие звезды сжигают свое горючее медленнее. Напротив, звезды, каковые вдесятеро тяжелее Солнца, – к примеру, четыре голубые звезды, каковые расположены трапецией в созвездии Ориона, – светятся в тысячи раз бросче и расходуют свое горючее стремительнее. Их срок жизни значительно меньше, чем у Солнца, и заканчивают свой век они более экстремально, взрываясь, как сверхновые. В течение нескольких недель они сияют, как пара миллиардов Солнц. Внешние слои таких звезд под действием взрывной волны, которая врезается в окружающий их межзвездный газ, разлетаются со скоростью 20 000 км/с.
24 февраля 1987 г. канадский астроном Йан Шелтон совместно со своим чилийским сотрудником проводили рутинные наблюдения в обсерватории Лас Кампанас на севере Чили. Они увидели в южной части неба необыкновенный блеск, который был так ярок, что его возможно было видеть невооруженным глазом. В прошлые ночи ничего аналогичного не было. Оказалось, что это самая близкая сверхновая из всех, наблюдавшихся Сейчас. В течение нескольких недель, на каковые пришелся пик ее сияния, и в течение нескольких последующих лет, в то время, когда она понемногу тускнела, на звезду были нацелены все самые современные устройства, которыми располагали астрономы. Явление разрешило проверить теории о колоссальном взрыве. Это единственная сверхновая, у которой нам известна звезда-предшественница («В настоящее время имеются данные по десяткам так называемых «предсверхновых». – Прим. авт.): ветхие фотографические пластины говорят о том, что на ее месте находилась голубая звезда приблизительно в 20 раз тяжелее Солнца.
Сверхновая представляет собой катастрофическое событие в жизни звезды и связана с несколькими экстремальными физическими процессами, исходя из этого в полной мере естественно, что сверхновые завлекают астрономов. Но лишь один человек на 10 000 есть астрономом (Увидим, что эта пропорция верна только для самых развитых государств. В мире же не наберется и 100 000 астрономов. – Прим. авт.). Какая связь возможно между этими взрывами звезд в тысячах св. лет от нас и всеми остальными людьми, чьи дела связаны с тем, что происходит на Земле либо около нее? Ответ на данный вопрос просто необычен: они являются основополагающими для того мира, в котором мы все живем. Без них нас бы просто не существовало. Сверхновая создала ту смесь атомов, из которых сделана Земля и каковые стали стройматериалом для замысловатой химии жизни. Со времен Дарвина нам известно об эволюции и естественном отборе, каковые предшествовали нашему появлению, и о нашей связи со всей другой биосферой. на данный момент астрономы находят показатели того, что наша Земля берет начало от звезд, каковые погибли перед тем, как сформировалась Наша система. Эти древние звезды складывались из атомов, из которых состоит наша планета и мы сами.
