Читать книгу Природа космических тел Солнечной системы - Дмитрий Николаевич Тимофеев - Страница 39

(Ионный термониз)

Гипотеза 29

В ходе ядерных реакций в глубинах Солнца большая часть тепловой энергии, выделяющаяся в этих процессах, не поднимается к поверхности и не реализуется в виде излучения, а погружается на большую глубину и повышает температуру глубинных сфер звезды по причине ионизации вещества. Ионизация происходит, когда кинетическая энергия атомов, соответствующая температуре вещества, достигает потенциала ионизации атомов. Средняя кинетическая энергия поступательного движения атомов газообразного вещества

Где Е – энергия атома;

Т – температура;

k – постоянная Больцмана – 1,38032∙10^—16

По этой формуле нетрудно найти, что энергией в 1эв будет обладать атом вещества, нагретого до 7752 ^оК. Зная энергии ионизации атомов, можно подсчитать температуры, при которых они перейдут в ионизированное состояние. Энергии первой, второй и третьей ионизаций атомов представлены в главе 5.

Ионизация резко уменьшает размер атома, что увеличивает их плотность. Размеры и плотности атомов при разной степени ионизации (таблица 9).

Ионизация может происходить и далее до полной потери электронов с орбит. Для урана это 92 электрона.

По мере увеличения температуры степень ионизации возрастает (таблица 10).

Первыми ионизируются слои атомов с малым потенциалом ионизации. Ионизация поглощает большое количество тепла и охлаждает среду, что стабилизирует температуру до полной ионизации элемента на этой степени и перехода ионизированного элемента в виде ионов в более глубокий горизонт с образованием нового слоя. При дальнейшем нагревании этого слоя он будет переходить на большую степень ионизации и образовывать слой еще глубже и т. д. Таким образом, в условиях высоких давлений при нагревании существует процесс обратный процессу конвекции. Вещества при нагревании ионизируются, становятся плотнее и погружаются. Процесс погружения вещества при нагревании за счет ионизации назван «ионным термонизом» [Тимофеев 2014]. Вещества с меньшей энергией ионизации будут погружаться в первую очередь. Этим объясняется малое количество на поверхности Солнца веществ с малой энергией ионизации, хотя и малой плотностью, таких как литий, калий, натрий. На поверхности Солнца больше представлены вещества с высоким потенциалом ионизации, такие как гелий, кислород, азот, углерод, водород. Схематически процесс термониза (рис. 28).

Рис. 28. Процесс термониза: 1 – уран 238 и ионизированные продукты распада; 2 – слой урана с повышенным содержанием изотопов 235 и 233; 3 – слой более лёгких элементов

Здесь для наглядности процесс перемещения тепла показан как языки пламени, направленные к центру космического тела. В результате термониза значительная часть тепловой энергии будет не выходить на поверхность Солнца (или любой планеты), а погружаться и накапливаться в его более глубоких сферах.