Термоядерні реакції відіграють вирішальну роль в еволюції Всесвіту. Енергія випромінювання Сонця та інших зір - термоядерного походження. За сучасними уявленнями, на ранній стадії розвитку зоря складається переважно з водню. Температура всередині зорі така велика, що в ній відбуваються реакції злиття протонів й утворюється Гелій. Потім від злиття ядер Гелію утворюються важчі елементи. Усі ці реакції супроводжуються виділенням енергії, завдяки якій зорі випромінюють світло протягом мільярдів років. На Землі некерована термоядерна реакція відбувається під час вибуху водневої бомби.
Зображення показує три кроки протон-протонного ланцюга, яке є джерелом сонячної енергії.
Крок 1: протон + протон -> дейтерій + позитрон + нейтрино
Крок 2: дейтерій + протон -> гелій (3) + випромінювання
Крок 3: гелій (3) + гелій (3) -> гелій (4) + протон + протон
Температура в центрі Сонця становить близько 13 мільйонів градусів. За такої температури атоми повністю йонізовані, тобто навколо їхніх ядер уже немає електронних оболонок. Фактично Сонце заповнене електронно-йонним газом. Висока температура спричинює колосальний тиск цих газів, тому ядра можуть наблизитися значно ближче одне до одного, ніж у земних умовах за звичайних температур.
Цікаво, що термоядерна реакція на Сонці протікає дуже повільно. Для того щоб чотири ядра водню перетворилися на ядро гелію, має пройти декілька мільйонів років. За такого повільного процесу Сонце може виділяти величезну кількість теплоти тільки завдяки тому, що в цьому процесі одночасно бере участь велетенська маса речовини. Разом з випромінюванням енергії кожної секунди Сонце втрачає чотири з половиною мільйони тонн своєї маси. Але для Сонця ця втрата абсолютно мізерна. Маса Сонця настільки велика, що за два мільярди років безперервного випромінювання Сонце втратило не більш ніж одну десяту відсотка своєї маси.
Учені підрахували, що запасів водню на Сонці вистачить на 100 мільярдів років.
1. У чому різниця між реакціями ядерного поділу та синтезу?
2. Чому для термоядерної реакції необхідна висока температура?
3. Ядра яких елементів вступають у реакцію термоядерного синтезу на Сонці?
4. Чому маса Сонця зменшується?
5. На скільки років за підрахунками вчених має вистачити запасу водню на Сонці?