How The Sun Burns Without Oxygen In Space
Outer space holds astonishing mysteries of the universe that force us to completely rethink our familiar earthly experience. The main question that perplexes researchers and amateur astronomers is why the Sun burns in a vacuum, if there is no oxygen in outer space. On Earth, absolutely any fire instantly goes out without fresh air, but our star has been emitting enormous amounts of heat and light for over four billion years. The secret lies in the fact that in the depths of this star, not the usual chemical combustion occurs, but a powerful thermonuclear fusion. Scientific facts explain in detail how, under the monstrous pressure of gravity, a hydrogen nucleus overcomes resistance and fuses into helium. At this moment, a tiny fraction of the mass is converted into pure radiation, according to Einstein's famous formula. Every second, the star loses millions of tons of matter, converting it into light, which pierces the incandescent labyrinth of density for over one hundred thousand years. Gravity compresses the gas, and the thermonuclear explosion pushes it outward, creating a perfect natural balance. This thermostat keeps the star stable and prevents it from detonating. But what happens when its hydrogen fuel runs out? The star will rapidly swell, turning into a red giant, engulfing nearby planets and scorching their oceans. Our Earth is also involved in the final stages of becoming a hydrogen giant, becoming a hot desert until its core transforms into a white dwarf. Watch the best astronomy content in the "Documentaries" category to learn in detail about stellar physics, why the vacuum of space can't extinguish a nuclear conflagration, and what secrets the evolution of our solar system holds.
#universe, #perfect universe, #galaxy #Mysteries
Сгенерировано ИИМожет содержать ошибки
Краткое описание видео
Сгенерировано ИИThis video explains that the Sun is powered by nuclear fusion rather than chemical combustion. It details how gravity and heat fuse hydrogen into helium, creating a balance that maintains stellar stability. The narrative also explores the Sun's eventual evolution from a stable star into a red giant and finally a white dwarf as its fuel is depleted.
Солнце светит уже более четырех миллиардов лет.
Каждую секунду оно отдает огромное количество тепла и света,
и при этом почти не меняется.
Но есть одна странность.
Чтобы на Земле горел костер, свеча или газовая плита, нужен кислород.
В космосе его почти нет.
Тогда почему Солнце вообще горит?
Еще удивительнее то, что каждую секунду
внутри Солнца расходуются сотни миллионов тонн водорода.
Казалось бы, с таким расходом оно должно было давно потухнуть.
Но топлива ему хватит еще примерно на пять миллиардов лет.
Что же тогда происходит внутри Солнца?
И откуда в нем берется столько энергии?
В этом видео мы разберемся, что на самом деле заставляет Солнце светить,
и что однажды произойдет, когда его топливо начнет заканчиваться.
Когда мы смотрим на желтый диск в небе, мозг сразу рисует привычную картину.
Мы вспоминаем, как трещат березовые поленья в мангале,
как вспыхивает спичка о коробок,
или как над кухонной плитой горит синий круг газа.
На Земле все работает по одному правилу.
Вы берете сухое дерево, подносите огонь.
Дерево забирает из воздуха кислород и начинает гореть.
Если накрыть горящую свечу обычной стеклянной банкой,
пламя быстро съест весь кислород внутри, задохнется и погаснет через 10 секунд.
Огонь на нашей планете не может жить без воздуха.
Но в космосе нет воздуха.
Там нет ветра, нет облаков и нет кислорода.
Вокруг висит только пустой, холодный и темный вакуум.
Если вы попытаетесь зажечь на орбите обычную спичку, у вас ничего не выйдет.
Она даже не задымит.
Однако Солнце прекрасно обходится без воздуха уже 4,5 миллиарда лет подряд.
Секрет в том, что в космосе вообще нет никакого привычного нам огня.
Солнце — это не костер и не гигантская газовая горелка.
Долгое время даже ученые не понимали этой разницы.
150 лет назад физики взяли калькуляторы и решили простую задачу.
Они представили, что Солнце целиком состоит из первоклассного каменного угля,
а вокруг него находится чистый кислород.
Цифры показали страшную вещь.
Такой гигантский шар из угля сгорел бы дотла всего за 5000 лет.
Если бы Солнце действительно горело как печка,
оно бы полностью потухло еще в те времена,
когда древние люди строили первые египетские пирамиды.
На самом деле внутри этой звезды работает совсем другой процесс.
Солнце — это огромный шар, который состоит из газа.
В основном это водород.
Этот шар настолько тяжелый и громадный,
что внутри него может легко поместиться миллион таких планет, как наша Земля.
Из-за невероятного размера верхние слои газа давят на середину с дикой силой.
Это можно сравнить с тяжелым прессом на автомобильном заводе,
который легко сминает стальной кузов грузовика в тонкий металлический блин.
В самом центре этого шара давление и температура поднимаются до запредельных значений.
Мелкие частицы газа, протоны, очень не хотят сближаться.
Они похожи на два одинаковых магнита.
Если вы возьмете в руки два круглых магнита
и начнете силой прижимать их одинаковыми сторонами друг к другу,
они будут яростно выскальзывать и отталкиваться.
Руками соединить их ровно невозможно.
Но тяжесть Солнца работает в миллион раз сильнее любых человеческих рук.
Она сжимает эти упрямые частицы с такой чудовищной мощью,
что буквально вдавливает их друг в друга.
Частицы ломают свое сопротивление и намертво склеиваются.
В момент такого жесткого удара и склеивания рождается совершенно новое вещество — гелий.
А лишняя сила от этого удара мгновенно вырывается наружу.
Это действие называется термоядерным синтезом.
Каждую секунду в центре Солнца сталкиваются триллионы таких частиц.
Там непрерывно выделяется мощность, которую невозможно воспроизвести на Земле
даже усилиями всех электростанций человечества, работающих на пределе веками.
Солнце не горит.
Оно каждую секунду взрывает само себя изнутри.
Но если внутри звезды непрерывно гремит такой сокрушительный взрыв,
откуда тогда берется чистый белый свет?
И куда без следа пропадает само вещество?
Мы выяснили, что в центре Солнца под диким давлением
сминаются и намертво склеиваются мелкие частицы газа.
Но здесь кроется главная физическая странность,
которую трудно представить обычному человеку.
Чтобы понять ее, проведем простой опыт на кухонных весах.
Представьте, что вы берете четыре одинаковых кубика сливочного масла.
Каждый кубик весит ровно 100 граммов.
Вы кладете их на электронные весы вместе,
и прибор четко показывает 400 граммов.
Затем вы берете эти кубики, бросаете их в теплую миску
и сминаете руками в один общий плотный шар.
Вы ничего не отрезали, ни грамма не упала на стол.
Вы снова кладете этот шар на весы и ждете привычную цифру.
Но на экране загорается другое число — 397 граммов.
Три грамма масла просто исчезли прямо у вас на глазах.
Миска чистая, ваши руки сухие.
Кусок лежит перед вами целиком, но весы упрямо показывают нехватку веса.
В обычной жизни на кухне такой фокус невозможен.
Любой повар скажет вам, что из четырех кубиков
всегда получится ровно такой же кусок по весу.
Но в центре Солнца этот странный процесс происходит каждую долю секунды.
В ходе цепочки термоядерных реакций
четыре ядра водорода объединяются в одно ядро гелия.
Новый общий элемент всегда весит чуть меньше,
чем четыре отдельные детали до удара.
Около 0,7% от начального веса просто испаряются в никуда.
Куда делись эти потерянные крошки?
Они не упали на дно и не превратились в невидимый пепел.
Знаменитый ученый Альберт Эйнштейн доказал простое правило.
Вещество и энергия — это одно и то же.
Материя может прямо на месте превращаться в чистое излучение,
а излучение может собираться обратно в материю.
Когда частицы склеиваются, пропавший кусочек массы
моментально взрывается изнутри и превращается в чистый свет и тепло.
Это действие похоже на удар стального молотка по наковальне.
Железо бьет по железу,
и во все стороны с треском летят яркие горячие искры.
Но в ядре звезды вместо искр рождаются мощные световые частицы — фотоны.
Потеря веса в одну сотую долю кажется нам ерундой,
но не забывайте про гигантский масштаб нашей звезды.
Каждую секунду Солнце перерабатывает внутри своего ядра 600 миллионов тонн водорода.
Это примерно столько же, сколько весят 120 миллионов взрослых африканских слонов,
собранных в одну общую кучу.
Из этого чудовищного объема сырья получается 596 миллионов тонн гелия.
А оставшиеся 4 миллиона тонн вещества каждую секунду бесследно исчезают.
4 миллиона тонн плотной материи — это вес целого флота
из 40 огромных груженных океанских танкеров.
И вот этот колоссальный вес каждую секунду без остатка
растворяется в пространстве, превращаясь в солнечные лучи.
Именно этот свет летит сквозь космос, падает на асфальт в вашем городе,
нагревает крыши домов, заставляет расти траву на газонах
и греет нам кожу в жаркий полдень.
Солнце буквально худеет, сжигает свое собственное тело
и раздает его нам в виде тепла.
Но тут возникает опасный вопрос.
Если внутри звезды каждую секунду без остановки взрываются миллионы тонн вещества,
почему этот адский котел до сих пор не разлетелся на мелкие куски по всему космосу?
Почему Солнце держит круглую форму и не уничтожает само себя?
Представьте самый мощный рукотворный взрыв в истории человечества.
Огненный фронт, способный испепелить все в радиусе десятков километров.
Но в ядре Солнца каждую секунду высвобождается энергия в триллионы раз больше.
По законам обычной логики, такой чудовищный объем энергии
должен был разорвать всю конструкцию за доли секунды.
Но Солнце не разрушается.
Оно висит в небе ровным золотым шаром уже миллиарды лет.
Внутри звезды каждую долю секунды идет жесткая борьба между двумя гигантскими силами.
Первая сила — это гравитация или обычная тяжесть.
Солнце висит так много, что все его внешние слои газа с дикой мощью давят вниз,
пытаясь расплющить собственный центр в крошечную точку.
Вторая сила — это бешеное давление от термоядерных взрывов.
Миллиарды рожденных фотонов и раскаленный газ яростно бьют из центра наружу,
пытаясь разорвать оболочку и выбросить вещество в космос.
Чтобы понять, как эти две силы удерживают порядок, зайдем на обычную кухню.
Поставьте на газовую плиту большую чугунную кастрюлю,
налейте в нее воды и включите самый сильный огонь.
Сверху накройте кастрюлю очень тяжелой металлической крышкой, которая весит 5 килограммов.
Вода закипает, превращается в горячий пар и начинает силой толкать крышку вверх.
Но крышка слишком тяжелая. Она своим весом давит вниз и не дает пару вырваться наружу.
В кастрюле наступает идеальный баланс.
Пар давит вверх ровно с такой же силой, с какой чугунная крышка давит вниз.
Кастрюля не взрывается, а крышка не улетает в потолок.
На Солнце эта система работает еще умнее, благодаря встроенному природному термостату.
Представьте, что внутри кастрюли огонь внезапно стал сильнее.
Количество пара растет, пар сдвигает тяжелую крышку на пару миллиметров вверх и находит щель.
Лишнее тепло тут же выходит наружу.
Вода слегка остывает, давление падает и крышка снова опускается на место.
В недрах Солнца происходит абсолютно то же самое.
Если ядро вдруг начинает работать слишком активно и взрывать больше водорода,
внутренний жар резко подскакивает.
Этот жар моментально толкает внешние слои газа наружу и звезда чуть-чуть раздувается.
Как только ядро увеличивается в размере, давление внутри падает,
частицы газа отдаляются друг от друга и начинают сталкиваться реже.
Взрывы тут же успокаиваются и температура падает до нормы.
Если же ядро наоборот начинает остывать, давление изнутри слабеет.
Тогда верхние слои газа под собственным весом мгновенно падают вниз и сминают центр,
словно гигантские стальные тиски.
От такого удара температура в ядре снова взлетает, частицы сжимаются в упор
и термоядерная реакция вспыхивает с новой силой.
Этот природный тормоз работает без единого сбоя уже 4,5 млрд лет.
Солнце постоянно само себя сжимает, расширяет и удерживает в строгих границах.
Но даже когда свет рождается внутри этого кипящего котла, он не может сразу вырваться наружу.
Ему предстоит преодолеть путь, который длится дольше всей человеческой истории.
Но как именно свет пробивает эту стену?
Каждый школьник знает простое правило.
Свет — это самый быстрый курьер во всем нашем мире.
За одну секунду луч пролетает 300 тысяч километров.
За это же короткое мгновение он успел бы 7 раз обогнуть весь земной шар по экватору.
Когда луч наконец-то вырывается с поверхности Солнца в открытый космос,
он мчится по прямой линии сквозь пустой вакуум
и долетает до нашей планеты всего за 8 минут и 20 секунд.
Если прямо сейчас Солнце исчезнет с неба,
на Земле станет темно только через эти 8 минут.
Внутри самого Солнца это бешеное правило скорости полностью ломается.
Расстояние от самого центра звезды до ее видимой внешней границы
составляет 700 тысяч километров.
Если поставить друг на друга девятиэтажные дома,
получится цепочка из 23 миллионов зданий.
В пустом пространстве луч света преодолел бы эту дистанцию всего за 2,5 секунды.
Но внутри Солнца частица света тратит на этот путь больше 100 тысяч лет.
Чтобы понять эту странную задержку, проведем наглядный жизненный опыт.
Представьте пустой коридор в школьном здании длиной в 100 метров.
Если коридор абсолютно пуст, здоровый человек пробежит его по прямой линии ровно за 15 секунд.
А теперь представьте, что в этот же коридор зашли и встали вплотную 10 тысяч человек.
Они стоят плечом к плечу, прижавшись друг к другу так плотно,
что между ними нельзя просунуть даже лист бумаги.
Вам нужно пройти сквозь эту толпу от одной двери до другой.
Вы делаете шаг вперед и сразу со всего размаха врезаетесь лбом в чужое плечо.
Вы отскакиваете вправо, бьетесь отчью-то спину, вас толкают назад.
Вы крутитесь на месте, падаете, снова встаете и делаете шаг влево.
Вместо прямой линии вы начинаете метаться во все стороны короткими зигзагами.
За один час таких мучений вы сдвинетесь вперед всего на пару сантиметров.
В недрах Солнца происходит точно такой же хаос.
Вещество внутри ядра сжато под таким адским прессом,
что один литр этой раскаленной каши весит как 150 наполненных водой ведер.
Свободного места там просто нет.
Когда в ядре рождается крошечная частица света — фотон,
она пытается лететь вперед, но уже через долю миллиметра
она со всей скорости врезается в частицу газа.
Газ мгновенно ловит этот свет, забирает его внутрь себя,
а через микросекунду выплевывает обратно,
но уже в совершенно случайную сторону — вверх, вниз или вообще обратно в центр.
Фотон бьется о соседние частицы миллиарды раз за одну секунду.
Он мечется по этому раскаленному тупику,
как маленький шарик внутри сумасшедшего игрового автомата.
Он делает три шага вперед и два назад.
Чтобы пробить эту плотную толпу и добраться до поверхности,
частица тратит огромные эпохи.
Когда вы выходите на улицу в теплый день и подставляете лицо солнечным лучам,
вас греет энергия, которая родилась в ядерной топке еще тогда,
когда по нашей планете ходили волосатые мамонты и пещерные люди.
Свет пробивался сквозь недра звезды всю историю развития человечества.
Именно поэтому Солнце никогда не потухнет внезапно.
Даже если в эту секунду внутри ядра закончится реакция,
накопленный свет будет выходить наружу еще тысячи лет.
Но запасы водорода все равно не вечны.
Что произойдет со звездой и с нашей Землей,
когда топливо выгорит до самого дна?
Природный тормоз внутри Солнца работает без поломок уже 4,5 миллиарда лет.
Но когда последняя порция водорода в самом центре выгорит до конца,
идеальный баланс сил сломается навсегда.
События начнут развиваться очень быстро по космическим меркам.
В центре звезды больше нечему будет взрываться.
Внутреннее давление упадет до нуля.
Без горячего пара изнутри тяжелая крышка весом во все внешние слои газа с грохотом рухнет вниз.
Гравитация начнет с дикой силой сминать опустевшее ядро,
превращая его в сверхплотный ком из скопившегося гелия.
Это похоже на то, как тяжелый автомобильный пресс сминает пустую консервную банку на свалке.
От такого чудовищного сжатия температура в ядре подскочит в 10 раз выше прежнего уровня.
Начнется новый процесс.
От невыносимого жара загорится сам гелий.
Этот новый вторичный взрыв окажется настолько яростным, что создаст дикую волну давления.
Внутренний жар начнет с огромной силой толкать верхние слои газа во все стороны.
Звезда потеряет свой аккуратный круглый вид и начнет стремительно раздуваться, превращаясь в красного гиганта.
Солнце вырастет в размерах больше, чем в 200 раз.
Если сейчас оно висит на небе, как маленькая золотая монета на вытянутой руке,
то в будущем оно займет собой весь видимый горизонт от края до края.
Раздувшийся шар из раскаленного газа сначала легко проглотит ближайшую планету Меркурий,
а затем накроет собой Венеру и растворит их каменистые тела в своем бушующем теле.
На нашей Земле начнутся необратимые перемены.
Из-за чудовищного жара мировой океан закипит, как вода в чайнике, и полностью испарится в космос.
Вся растительность сгорит, а реки и озера превратятся в сухие каньоны с потрескавшейся глиной.
Наша планета станет абсолютно голой, раскаленной каменной пустыней под гигантским багровым куполом.
Но эта яростная фаза продлится недолго.
Гелий в сжатом ядре выгорит всего за сотни миллионов лет.
Когда кончится и это топливо, звезда больше не сможет удерживать свои гигантские внешние слои.
Солнце сделает несколько мощных судорожных толчков и просто сбросит всю свою раздутую газовую оболочку в открытый космос.
Этот сброшенный газ разлетится во все стороны красивым светящимся кольцом.
А в самом центре останется лишь голое мертвое ядро размером с нашу Землю, но с массой больше половины прежнего Солнца.
Астрономы называют такие остатки «белыми карликами».
Внутри этого плотного шара больше не будет никаких ядерных взрывов.
Он будет просто медленно остывать в течение триллионов лет в полной темноте космоса,
словно забытый на столе кусок горячего железа.
Так закончится жизненный цикл нашей главной звезды.
Она отдаст всю свою материю космосу, чтобы из этого газа и пыли через миллиарды лет могли родиться новые миры.
А теперь мы можем посмотреть на наше небо совершенно другими глазами.
Завтра утром вы выйдете на улицу, вдохнете свежий воздух и почувствуете кожей теплое прикосновение Солнца.
Вы поднимете голову вверх и увидите привычный золотой круг.
Но теперь вы точно знаете — перед вами нет никакого огня, печки или горящих поленьев.
В космическом вакууме работает совершенная природная машина.
Прямо сейчас колоссальная тяжесть сжимает в центре звезды триллионы частиц газа.
Они намертво вдавливаются друг в друга и превращают лишнюю массу в чистое излучение.
Этот свет сто тысяч лет пробивался сквозь сверхплотную раскаленную толпу внутри ядра,
вырвался на свободу и всего за восемь минут долетел до ваших глаз.
Солнце не зависит от земного кислорода.
Оно греет нас благодаря законам физики, точному природному равновесию и огромному запасу водорода,
которого нам спокойно хватит еще на миллиарды лет вперед.