Некоторые факты о солнце. Часть 3.

Излучение электромагнитной энергии Солнца, в том числе и света, происходит не непрерывно, а порциями — квантами. Каждый квант несет определенную энергию. Она измеряется обычно электрон-вольтами (эВ). Электрон-вольт — это количество энергии, которое приобретает свободный электрон, ускоренный электрическим полем с разностью потенциалов в 1 вольт (В). Электрон-вольт равен 1,6•10^—12 эрг (единица работы и энергии в системе единиц СГС; 1 эрг=1 г•см²/с²). Солнечные кванты могут иметь самую различную энергию — от миллионов электрон-вольт до миллионных долей электрон-вольта. Иначе говоря, кванты электромагнитного излучения могут различаться по энергии в миллиарды раз!

При встрече потока квантов с веществом энергия радиационного потока может изменить молекулярную или атомную структуру вещества. Такого рода фотохимические реакции подчиняются определенным ограничениям; реакция возможна только в том случае, если вещество, на которое падает фотон, способно этот фотон поглотить. Для каждого фотохимического акта необходимо поглощение одного кванта (фотона) одной реагирующей с ним частицей. Таким образом, для возбуждения реакции недостаточно иметь определенный запас энергии, надо еще, чтобы этот запас мог быть передан веществу, а это определяется свойствами его частиц, т. е. их структурой. Хорошими поглотителями колебаний, совершающихся с определенной частотой, являются системы, способные сами производить такие же колебания с той же частотой.

Именно на этих принципах и построена работа фотоэлектрических модулей (фотопанелей, или солнечных батарей), которые мы всё шире используем в «зелёной» энергетике для преобразования энергии фотонов в электрический ток.

Основной источник энергии — протон-протонный цикл — очень медленная реакция (характерное время 7,9•¹⁰⁹ лет), так как обусловлена слабым взаимодействием. Ее суть состоит в том, что из четырех протонов получается ядро гелия. При этом выделяются пара позитронов и пара нейтрино, а также 26,7 МэВ энергии. Количество нейтрино, излучаемое Солнцем за секунду, определяется только светимостью Солнца. Поскольку при выделении 26,7 МэВ рождается 2 нейтрино, то скорость излучения нейтрино: 1,8•10³⁸ нейтрино/с.

Полное количество энергии, излучаемой Солнцем, L, составляет L=3,86•10³³ эрг/с=3,86•10²⁶ Вт. Это соответствует 6,5 кВт с каждого квадратного сантиметра его поверхности! Лишь одну двухмиллиардную часть этой энергии получает Земля.

Каждую секунду Солнце перерабатывает около 600 миллионов тонн водорода. Запасов ядерного топлива хватит еще на пять миллиардов лет, после чего оно постепенно превратится в белый карлик.

Центральные части Солнца будут сжиматься, разогреваясь, а тепло, передаваемое при этом внешней оболочке, приведет к ее расширению до размеров, чудовищных по сравнению с современными: Солнце расширится настолько, что поглотит Меркурий, Венеру и будет тратить «горючее» в сто раз быстрее, чем в настоящее время. Это приведет к увеличению размеров Солнца; наша звезда станет красным гигантом, размеры которого сравнимы с расстоянием от Земли до Солнца! Жизнь на Земле исчезнет или найдет пристанище на внешних планетах.

Когда температура центральной части Солнца достигнет 100 000 000 К, начнет сгорать и гелий, превращаясь в тяжелые элементы, и Солнце вступит в стадию сложных циклов сжатия и расширения. На последней стадии наша звезда потеряет внешнюю оболочку, центральное ядро будет иметь невероятно большую плотность и размеры, как у Земли. Пройдет еще несколько миллиардов лет, и Солнце остынет, превратившись в белый карлик.

На 1 квадратный метр обращенной к Солнцу поверхности площадки в окрестностях Земли ежесекундно поступает 1400 Дж энергии, переносимой солнечным электромагнитным излучением. Эта величина называется солнечной постоянной. Иными словами, плотность потока энергии солнечного излучения составляет 1,4 кВт/м².