Рассказы об электричестве
Шрифт:
Последний вопрос мог бы показаться риторическим, не будь наши приятели физиками. А физики могут думать о механизме явления даже под угрозой солнечного удара… Аткинсон в Кембридже был свидетелем захватывающих опытов Резерфорда по атомным превращениям. Именно потому он и воскликнул:
— Послушай, Фрицци! А может быть, это ядра атомов легких элементов сливаются в недрах Солнца, образуя более тяжелые? При этом излишки массы, превратившись в энергию, покушаются на профессорские головы и не пускают нас на лекции…
Не исключено, что в ответ раздалось бульканье, ибо пораженный догадкой приятеля Фриц Хоутерманс вполне мог на время пойти
Но они еще не знали, что только что сформулировали тему главной работы всей своей жизни.
В истории не сохранилось сведений о том, чем кончилось в этот день купание двух будущих ученых. Но в том, что с этого шутливого разговора и началась серьезная работа над проблемами внутрисолнечных процессов, сомнений почти нет.
Позже к обоим исследователям подключились другие выдающиеся физики мира. И результатами их совместной работы явилось, с одной стороны, создание бесчеловечного сверхоружия, с другой — проект мирно работающей плазмы.
Когда-то считали, что в недрах нашего светила горят запасы серы, каменного угля и прочих горючих ископаемых. Однако проверили поточнее, прикинули, оказалось, что будь Солнце даже из лучшего донецкого антрацита, его хватило бы лишь на несколько тысячелетий. Этого было явно мало. Следовало поискать другой, более долговечный источник.
И он нашелся…
Если представить себе зарождающуюся звезду как облако холодного газа, сжимающегося под действием сил притяжения, то ясно, что постепенно температура в нем станет подниматься.
Сначала недра нагреваются немного, а там, глядишь, и покраснеют, и засветятся, и засверкают. Превратится сжимающийся газовый шар в пылающую звезду…
Впрочем, не надо, как говорится, эмоций. Посчитаем, прикинем… Если бы Солнце под действием собственной силы тяжести сжималось со скоростью 30 метров в год, оно бы «просветило» лет этак миллионов тридцать. Опять мало! По новым данным науки Солнечная система существует по крайней мере четыре с половиной миллиарда лет. Миллиарда! Представляете?..
Долго, очень долго источник солнечной энергии оставался для ученых загадкой. А потом в лабораториях физиков началось его постепенное разгадывание. В 1896 году французский физик А. Беккерель открыл радиоактивность. Помните, так мы называем самопроизвольное превращение неустойчивых атомных ядер в ядра других элементов. Потом А. Эйнштейн установил зависимость массы и энергии — самое знаменитое уравнение XX века: E=m·C2! И это позволило английскому астроному и иностранному члену-корреспонденту Академии наук СССР А. Эддингтону выдвинуть идею прямого перехода массы Солнца в энергию. Правда, как это могло происходить, никто не знал.
Примерно в ту же пору неистовый и громоподобный Э. Резерфорд наблюдал первые искусственные превращения ядер. На лабораторной установке ядра атомов азота при бомбардировке их ядрами гелия иногда вдруг глотали эти «микробомбы» и превращались в ядра атомов кислорода, излучая лишний протон. Это было чудесно и совершенно непонятно.
Картина стала проясняться, когда ученик Резерфорда Дж. Чедвик открыл нейтрон, а советский и немецкий физики Д. Иваненко и В. Гейзенберг, независимо друг от друга, построили модель атомного ядра из протонов и нейтронов. Были уже описаны предположения Аткинсона, Хоутерманса и других теоретиков. Наконец, в 1939 году немецкий физик X. Бете, бежавший от фашистов сначала в Англию, а затем в США, теоретически показал, что в солнечных недрах должны существовать две основные последовательности превращения водорода в гелий. Первая и основная — слияние двух протонов и образование тяжелого изотопа водорода — дейтерия, с излучением позитрона и нейтрино. И затем переход дейтерия в гелий, с образованием новых свободных протонов. При этом количество высвобождающейся энергии оказывалось примерно в миллион раз больше, чем при химической реакции горения. Вторым типом реакции был углеродно-азотный цикл, который шел при более высоких температурах, очевидно, в самом солнечном ядре.
Прекрасно! Отныне, казалось, тайна Солнца разгадана. Ядерные реакции обеспечивали нашему светилу десять миллиардов лет жизни, что вполне устраивало физиков. Так что можно было успокоиться. Кстати, а что будет через оставшиеся пять миллиардов лет? Ядро Солнца к тому времени сожмется до такой степени, что температура и плотность в нем позволят ядрам гелия объединяться и образовывать углеродные ядра. Оболочка звезды при этом распухнет до орбиты Венеры. И Солнце превратится в красного гиганта. На Земле к этому времени станет, увы, слишком жарко для жизни. Но до этого катастрофического периода время еще есть. Что-нибудь придумается…
Не помню сейчас, чьи это слова, утверждающие, что, когда ученые слишком уж успокаиваются, природа подкрадывается к ним сзади и дает хорошенького пинка. Чтобы проверить, правильно ли мы представляем себе работу солнечной топки, американский физик Дэвис решил «уловить» солнечные нейтрино и подсчитать их. Задача почтенная, хотя и бесконечно трудная, поскольку шустрые частицы способны пролететь свинцовую стенку толщиной в триста миллионов километров, не задев и не потревожив в ней ни одного атома. Но и человек хитер! Установка, содержащая чуть не полмиллиона литров перхлорэтилена (между прочим — жидкости, применяемой для химчистки), упрятана под землю на глубину почти в километр, но… вожделенные частицы не обнаружены. То есть они были, конечно, но в количестве явно недостаточном, чтобы объяснить солнечные реакции. В чем же дело?
Пока не ясно. Может быть, ошибка в вычислениях теоретиков. А может быть, недостаточная точность эксперимента. И это не исключено. А не «заснуло» ли солнечное ядро на время, уменьшив нейтринный поток? И от такой точки зрения нельзя отказываться. Ведь были же в истории Земли периоды великих оледенений, когда по неизвестным причинам солнышко на какой-то период «зажмуривалось».
А теперь сделаем небольшое деловое отступление.
Как работает Солнце?
Во-первых, «ядерный котел» нашего светила занимает не так уж много в нем места — примерно 2 % объема в центре. Но в нем сосредоточено 50 % всей массы. Каждую секунду его топка потребляет около 5 миллионов тонн ядерного горючего, обеспечивая выход 4,5·1033 эрг энергии. Много это или мало? Судите сами: Земля получает из этого потока едва ли стомиллионную долю. И этого оказывается достаточно, чтобы обеспечить нашу жизнь!