Номер 6, страница 290 - гдз по физике 9 класс учебник Пёрышкин, Гутник

6. Что является источником энергии Солнца по современным представлениям?

б. Что является источником энергии Солнца по современным представлениям?

Согласно современным научным представлениям, источником колоссальной энергии Солнца являются реакции термоядерного синтеза, протекающие в его ядре. Эти реакции представляют собой процесс слияния легких атомных ядер в более тяжелые при чрезвычайно высоких температурах и давлении, что сопровождается выделением огромного количества энергии.

Основным топливом для Солнца служит водород (протоны). В ядре Солнца, где температура достигает около 15 миллионов кельвинов, а давление превышает 250 миллиардов атмосфер, протоны обладают достаточной кинетической энергией, чтобы преодолеть силы электростатического отталкивания и вступить в реакцию.

Преобладающим циклом термоядерных реакций на Солнце является так называемый протон-протонный цикл (p-p цикл). Он состоит из нескольких стадий:

1. Два протона ($p$ или ядро водорода ${_1^1}H$) сливаются, образуя ядро дейтерия (${_1^2}H$), позитрон ($e^+$) и электронное нейтрино ($\nu_e$). Позитрон немедленно аннигилирует с электроном, выделяя дополнительную энергию в виде гамма-квантов.

   $${_1^1}p + {_1^1}p \rightarrow {_1^2}H + e^+ + \nu_e$$

2. Образовавшееся ядро дейтерия захватывает еще один протон, в результате чего образуется ядро изотопа гелия-3 (${_2^3}He$) и испускается гамма-квант ($\gamma$).

   $${_1^2}H + {_1^1}p \rightarrow {_2^3}He + \gamma$$

3. Наконец, два ядра гелия-3, образовавшиеся в предыдущих реакциях, сталкиваются и образуют стабильное ядро гелия-4 (${_2^4}He$, альфа-частицу) и два свободных протона, которые могут снова участвовать в цикле.

   $${_2^3}He + {_2^3}He \rightarrow {_2^4}He + 2{_1^1}p$$

Суммарный результат протон-протонного цикла можно записать в виде следующего уравнения:

$$4{_1^1}p \rightarrow {_2^4}He + 2e^+ + 2\nu_e + \text{энергия}$$

Источник выделяемой энергии — это так называемый дефект массы. Масса одного ядра гелия-4 оказывается примерно на 0,7% меньше, чем суммарная масса четырех исходных протонов. Эта недостающая масса ($\Delta m$) преобразуется в энергию ($E$) в соответствии со знаменитой формулой Эйнштейна:

$$E = \Delta m c^2$$ где $c$ — скорость света в вакууме.

Каждую секунду в ядре Солнца около 600 миллионов тонн водорода превращается в гелий, при этом примерно 4 миллиона тонн вещества преобразуется в чистую энергию. Эта энергия постепенно пробирается к поверхности Солнца и излучается в космос в виде света и тепла, обеспечивая условия для существования жизни на Земле.

Ответ: Источником энергии Солнца по современным представлениям являются реакции термоядерного синтеза, в ходе которых в ядре звезды водород превращается в гелий с выделением энергии за счет дефекта масс.