лектромагнитного поля они и взаимодействуют – отталкиваются и притягиваются.
А какая разница между электромагнитным полем и электромагнитным излучением? А такая, как между океаном и волнами. По воде могут бежать волны. И по электромагнитному полю тоже могут бежать волны – электромагнитные. У них разная частота колебаний, и, в зависимости от частоты, мы эти волны по-разному воспринимаем: если частота низкая, это радиоволны, высокая – рентгеновские. Мы их производим и ловим приборами – антеннами, радиоприемниками, рентгеновскими аппаратами. Но некоторые частоты мы можем воспринимать непосредственно своими органами чувств – глазами – в виде света.
Шкала электромагнитных колебаний. Частоты указаны в килогерцах, мегагерцах и гигагерцах. Слева низкие частоты, справа высокие. Звезды, кстати, излучают во всех диапазонах, просто в каких-то сильнее, в каких-то слабее.
Так вот, при слиянии протонов и образовании таким образом нового атомного ядра, излучаются потоки электромагнитных волн разного диапазона – радиоволны, свет, тепло. Поэтому звезды светят и греют. Одновременно нарабатывая новые химические элементы.
Это понятно. Непонятно другое! Ну, вот допустим, в недрах звезд постепенно тратится водород и нарабатывается таблица Менделеева. Но мы-то здесь при чем? Мы-то живем не в горячей звезде. Мы-то живем на холодненькой планете, которая вместе с нами состоит из разных химических элементов и более сложных химических веществ! Как наработанные элементы попадают на планеты, точнее, как из них образуются планеты, на которых потом возникает жизнь – сначала биологическая, а потом и социальная, то есть разумная?
Вот умеете вы задавать вопросы! Молодцы, что сказать…
Отвечаю. Некоторые большие звезды в конце своего жизненного пути взрываются. Такие звезды называют новыми и сверхновыми. Мы о них еще подробнее поговорим, когда будем наблюдать за жизнью и смертью звезд. Взорвавшись, такие звезды раскидывают вокруг себя в пространство остатки водородного топлива и наработанные химические элементы. На месте звезды образуется так называемая туманность – огромное, протянувшееся на сотни миллионов километров облако. Которое постепенно под действием гравитации останавливает свой взрывной разлет и начинает вновь собираться к центру, все больше уплотняясь. В центре этого уплотняющегося образования на остатках топлива загорается новая звезда, а вокруг нее из наработанных химических элементов формируются планеты. Так возникла и наша Солнечная система.
Поэтому с полным правом можно сказать, что мы с вами состоим из пепла умерших звезд…
Глава 4. Как умирают звезды
Как рождаются звезды, мы уже поняли. Гравитация, то есть взаимное притяжение тел, имеющих массу, постепенно стягивает атомы рассеянного в космосе газа. По мере уплотнения и разогрева (из-за уплотнения) частицы начинают сталкиваться друг с другом все чаще, все энергичнее и в конце концов, в этом газовом шаре разгораются термоядерные реакции.
Кстати, а почему электронные шубы не мешают протонам сталкиваться и участвовать в живительной термоядерной реакции? Ведь, как мы знаем, ядра атомов окружены электронами. Для простоты их можно представлять себе как шарики, кружащиеся вокруг ядра, а можно – как туманные электронные облачка со всех сторон окружающие ядро. В атоме водорода, правда, всего один электрон кружится вокруг одного-единственного протона, но все равно ведь кружится! И для того, чтобы два ядра атомов водорода, то есть два протона, столкнулись, нужно, чтобы они сначала как-то сбросили с себя мешающие электронные шубы.
Они их и сбрасывают! Дело в том, что в звездах царят такие температуры, то есть энергии частиц настолько велики, то бишь они носятся, как оглашенные с такими скоростями, что электроны просто «не успевают» притянуться к протонам и образовать честный атом водорода. Просто пролетают мимо да и все, «ау» не успев крикнуть! То есть можно сказать, что водород там существует в разобранном виде. Или, если хотите в несобранном. В виде элементарных частиц. То есть собралось облако нормального такого человеческого водорода, сгустилось в газовый шар протозвезды (греческое слово «прото» означает «первичный», то есть «первичная дозвезда»), а потом, по мере гравитационного разогрева, температура и плотность растут, частота и энергичность столкновений растут, и атомам начинает «срывать крыши» – электроны отлетают от протонов и начинают носиться сами по себе, словно дети на перемене. Физики про этот процесс говорят: «Газ ионизируется!»
Что такое ионы?
Ионы – это заряженные частицы. То есть в процессе ионизации нормальное честное электронейтральное вещество распадается либо полностью, как в случае с атомом водорода, либо частично, как с более сложными веществами, у которых срывает с орбит только один-два внешних электрона. Вы ведь, надеюсь, не забыли, что в таблице Менделеева существуют химические элементы, в ядрах которых сгруппированы десятки протонов, а вокруг ядер кружатся десятки электронов. Вот если у какого-нибудь из них сорвет электрон-другой с внешней орбиты, получится положительно заряженный ион. (А иногда на атом налипает и лишний электрончик. Тогда образуется отрицательно заряженный ион.) На этом небольшое, но полезное знакомство с ионами заканчиваем и возвращаемся в мир звезд.
Итак, облако космического газа стянулось гравитацией в огромный небесный ком шарообразной формы, оно разогрелось и сначала ионизировалось (процесс ионизации начинается примерно при температуре в 4000 градусов), с водородных атомов посрывало электронные шубы, оголив протоны, которые, когда температура еще подросла, начали вскоре стукаться друг о друга, и запустилась термоядерная реакция с обильным выделением энергии в виде излучения.
Зажглась звездочка!
Кстати, из газового облака может образоваться не одна звезда, а две, если газ собирается к двум случайным сгущениям, из которых впоследствии зажигаются две звезды. Тогда получается двойная система или, как ее еще называют, двойная звезда – две звезды кружатся друг вокруг друга, словно танцоры, взявшись за руки. И эти руки – гравитационные силы, то есть силы тяготения.
В зависимости от того, сколько вещества было в первоначальном газовом облаке, которое собралось в звезду, судьба этой звезды сложится по-разному.
Если газовое облако было небольшим, и звезденка получилась маленькая да легонькая, ее массы не хватит для мощного гравитационного уплотнения и, соответственно, разогрева, который мог бы зажечь полноценную термоядерную реакцию. Если это и случится, небольшой запасец ядерного топлива там быстро прогорит. Такая легонькая звездулька не будет слишком горячей (в зависимости от массы ее температура колеблется от комнатной до 4000 градусов). Она практически не светится, но излучает тепло, то есть почти вся ее светимость будет лежать в диапазоне инфракрасного электромагнитного излучения. Понятно, что слово «светимость» образовано от слова «свет», поэтому употреблять его по отношению к темному объекту, который не светится в видимом диапазоне, несколько непривычно. Но зато эта «недозвездочка» светится в тепловом диапазоне – как русская печка в деревенском доме, которая тоже не лучится видимым светом, а испускает свет невидимый, то есть источает тепло (электромагнитное излучение в т. н. инфракрасном диапазоне). В общем, такие звездочки-недоделки называют коричневыми карликами, мы их упоминали, когда рассматривали Главную последовательность. По сути, это промежуточное звено между звездами и тяжелыми планетами.
А если газовое облако, из которого сгустилась звезда, будет потяжелее, и гравитирующей массы хватит для запуска мощной термоядерной реакции, вот тогда и начинается самое интересное! Дальнейшая судьба звезды целиком зависит от ее массы и может быть весьма и весьма необычной.
Давайте же понаблюдаем за жизнью звезд повнимательнее, и не обижайтесь, если мы где-то будем повторяться, ибо повторение – мать учения, а без мамы жить не очень хорошо.
Итак, облако первичного газа постепенно собирается в шар, внутри которого растут давление и температура. Аналогичный процесс вы можете наблюдать в велосипедном насосе, накачивая колесо, – вы сжимаете поршнем воздух, и трубка насоса постепенно нагревается, потому что при сжатии газа растет его температура. Только в насосе вам никогда не удастся так нарастить температуру, чтобы, черт возьми, там началась термоядерная реакция! Для этого нужны миллионы градусов! А вот в центре гигантских (по сравнению с велосипедным насосом да и всей нашей планетой) газовых образований термоядерная реакция начинается, поскольку температуры там – как раз миллионы градусов. Скажем, внутри нашего Солнца температура достигает 20 миллионов градусов, а на поверхности Солнца – всего 6 тысяч градусов.
Разгоревшись в центре засиявшей звезды, термоядерная реакция начинает противостоять дальнейшему гравитационному сжатию. Сила гравитации стремится и дальше стискивать вещество к центру, а излучение термоядерной реакции препятствует этому, расталкивая вещество. По сути, внутри звезды происходит перманентный (то есть постоянный) термоядерный взрыв. Человечество тоже научилось запускать термоядерную реакцию, однако пока она получается у нас неуправляемой – в виде термоядерного взрыва водородной бомбы. А вот термоядерную электростанцию пока что построить не удается, но непременно удастся, и к концу нашего века изрядная часть электричества на планете будет вырабатываться на термоядерных станциях.
В общем, внутри звезды бушует мощный термоядерный пожар, выделяя кучу энергии, которая в виде излучения разлетается в разные стороны в открытый космос. И биосфера Земли этим излучением пользуется, купаясь в нем и живя благодаря ему.
Когда звезда активно и с видимым удовольствием сжигает в термоядерной топке свое главное топливо – водород, она находится в пределах Главной последовательности, которую мы уже проходили, и, если вы не поленитесь пролистать странички назад, сможете еще раз полюбоваться на эту прекрасную картинку.