Читать книгу Природа космических тел Солнечной системы - Дмитрий Николаевич Тимофеев - Страница 32

За историю цивилизации предлагались разные концепции горения звезд, но ни одна из них не соответствует всем законам природы. Соответствующая истине концепция не только должна быть представлена одной или несколькими реакциями, но должна согласовываться с целым рядом фактов, известных при изучении вселенной. С открытием ядерной энергии наиболее популярной стала концепция горения звезд за счет энергии синтеза ядер легких элементов. В 1920 г. Артур Эддингтон предположил, что в Солнце могут идти термоядерные реакции, при которых ядра водорода (протоны) сливаются в ядро гелия – 4. В дальнейшем Георгий Гамов открыл туннельный эффект, по которому снижалась энергия активации ядерных процессов, а Ганс Бете предложил циклы ядерного синтеза, снижающие энергетический барьер таких реакций [Bethe, 1939]. Бете предложил две термоядерные реакции, которые могут являться источниками энергии Солнца. Однако эта концепция настолько не соответствует целому ряду известных фактов, что ее нельзя признать верной.

Во-первых, для того, чтобы такая реакция проходила, большая часть массы Солнца должна состоять из водорода. Никаких доказательств наличия большого содержания водорода в глубинах Солнца нет. То, что водород содержится в атмосфере Солнца, доказано, но водород – легкий газ, и где ему быть, как не в атмосфере. Верхний слой атмосферы Земли также состоит из водорода, но, как известно, глубже на Земле другие элементы. В составе коры Земли водород имеется только в количестве 0,167% [Григорьев, 2009], и нет оснований считать, что под корой водорода намного больше. Если исходить, что Земля и Солнце образовались из одного облака пыли и газов, то составы их должны быть довольно близки, и Солнце состоит из элементов, находящихся, примерно, в таких же пропорциях, как и Земля. В свое время делались попытки защитить концепцию водородного Солнца. Например, советский ученый О. Ю. Шмидт предположил, что планеты и Солнце имеют разное происхождение, а именно, что Солнце захватило пролетающие в космосе планеты в свои орбиты. Но такое объяснение выглядит весьма сомнительным. Есть и другие вопросы к этой концепции. Если основным процессом в звездах являются реакции синтеза ядер, то как тогда образовались ядра с массой больше, чем у железа: Pb, U, Au, W, Hg, Ag, Bi, и др., из которых в определенной степени состоит Земля. Эти элементы в принципе не могут образовываться при термоядерном синтезе по энергетическим причинам. Объяснение наличия преобладающего содержания водорода на Солнце малой плотностью его вещества примитивны. При большом давлении, когда отсутствует свободное межатомное пространство, плотность водорода многократно больше, чем, например, плотность целого ряда других элементов. Значительно реальней объясняется малая плотность вещества Солнца высокой температурой, при которой плотность газов любых элементов мала, а также большим содержанием в его глубинах фотонного газа (гипотеза 17).

Во-вторых, совершенно нереально представить, как в космосе смог сгуститься водород в состояние плотной массы звезды Солнца, чтобы там началась термоядерная реакция. Водород – легкий газ. Чтобы он сгустился, требуется очень высокая гравитация, а это возможно только в случае изначального наличия тела очень большой массы малого объема, тела из вещества высокой плотности. Если такое массивное тело из вещества большой плотности в Солнце ранее было, то куда оно исчезло, чтобы на его месте возникло водородное ядро Солнца, и начался термоядерный синтез?

В-третьих, реакция термоядерного синтеза теоретически не может идти медленно. Когда в 1920 г. Артур Эддингтон предположил, что в недрах Солнца могут идти термоядерные реакции, при которых ядра водорода (протоны) сливаются в ядро гелия-4, ядерная физика только развивалась и предполагалось, что через некоторое время, может быть, будет найдено объяснение механизма медленной термоядерной реакции, но сейчас, спустя сто лет, стало совершенно ясно, что это невозможно. Если реакцией деления ядер атомов можно управлять, регулируя количество нейтронов в реакционном пространстве, то термоядерная реакция подобна взрыву мощной взрывчатки, например, нитроглицерина или гексогена, которые практически мгновенно взрываются всей массой вещества. Солнце, как это предполагают некоторые теоретики, на 73% состоящее из водорода, гореть миллиарды лет не могло бы, а взорвалось бы сразу во всем объеме.

В-четвертых, концепция объяснения механизма горения Солнца должна согласовываться с другими процессами во Вселенной, например, как-то согласовываться с горением белых карликов и нейтронных звезд, а также взрывами сверхновых звезд и образованием туманностей. Предположить,

что нейтронные звезды горят по термоядерному механизму, совершенно нереально. Высокая плотность вещества нейтронных звезд совершенно не допускает вероятности наличия в их составе большого количества легких атомов.

В-пятых, при термоядерном синтезе должно образовываться нейтрино в значительно больших количествах, чем мы наблюдаем в действительности при горении Солнца. Справедливости ради стоит отметить, что сделана попытка объяснения этого несоответствия, но поскольку несоответствие не одно, а целый ряд, создается впечатление, будто защитниками концепции водородного горения Солнца выполняется подгонка к ответу.

Эти обстоятельства делают термоядерную концепцию горения Солнца нереальной.

Поскольку Солнце и Земля образовались из одного облака пыли и газов, состав элементов, из которых они состоят, должен быть изначально близок. Некоторое отличие в изначальных составах может быть в сторону большего количества у Солнца тяжелых элементов, разброс которых при взрыве нейтронной звезды и образовании облака произошел с меньшей скоростью. В свое время Резерфорд выдвинул гипотезу, что источником внутренней энергии Солнца является радиоактивный распад. Концепции реакций ядерного распада на Солнце придерживался и Л. Д. Ландау. Предположение основывалось на принципе выделения энергии за счет цепных реакций распада урана и тория, как на атомных электростанциях или как при взрыве атомных бомб. Энергия таких реакций одного порядка, как и при ядерном синтезе.

Концепция ядерных реакций распада урана ранее критиковалась сторонниками термоядерной версии на том основании, что уран на Солнце не был обнаружен. В настоящее время уран в составе солнечного вещества обнаружен, аргумент в пользу термоядерной версии исчез, но термоядерная версия по инерции существует уже сама по себе, без каких-либо аргументаций.

Существовало и препятствие для признания концепции выделения энергии за счет цепных реакций распада урана в том, что изотоп U²³⁸, который преобладает в природном уране, не поддерживает цепные ядерные реакции. U²³⁵ поддерживает такие реакции, но содержится в природе в малых концентрациях, что, как предполагалось ранее, не позволяет в естественных условиях протекать реакциям цепного ядерного распада. Когда появилась информация о возможности U²³⁸ выделять энергию в реакциях на быстрых нейтронах, а также о возможности U²³⁵ сепарироваться в естественных условиях до высоких концентраций, стало возможным объяснить выделение энергии на Солнце цепными реакциями распада урана.

Остается удивляться тому, что ряд специалистов придерживается противоречивой концепции водородного горения Солнца, когда есть не имеющая замечаний концепция, основанная на реакциях цепного деления урана и других делящихся элементов.