Vitajte na stránkach venovaných projektu na podporu popularizácie astronómie na Slovensku.

Doba trvania projektu: 1. 1. 2007 - 31. 10. 2009

Heslár

zdroje energie vo hviezdach

Čo má vedieť študent

Zdrojom energie vo hviezdach sú:
1/ Gravitačná kontrakcia, ktorá v počiatočných štádiách hviezdy je zdrojom jej žiarenia.
2/ Jadrové reakcie, ktoré za veľmi vysokých teplôt a hustôt prebiehajú vo vnútorných oblastiach hviezd a uvoľnená energia je zdrojom ich žiarenia.

Ako je všeobecne známe, hviezdy vysielajú obrovské množstvo žiarivej energie. Energia zo Slnka – našej najbližšej hviezdy podmieňuje a ovplyvňuje existenciu života na Zemi. V polovici 19. storočia sa ukázalo, že ľubovoľná energia sa získa len premenou inej energie. To znamenalo, že aj naše Slnko, aby mohlo svietiť, musí mať nejaký zdroj energie. A tak sa začala riešiť otázka zdroja energie na Slnku a na hviezdach. Prvotné naivné predstavy, že na Slnku horí drevo, či uhlie, veľmi skoro padli. Zdroj energie sa hľadal v páde meteoroidov na Slnko, ale pri známej energetickej výdatnosti by na Slnko muselo dopadať každú sekundu ich obrovské množstvo, čo tiež nebolo reálne. Prvá serióznejšia teória pre vysvetlenie žiarivej energie Slnka a hviezd bola gravitačná kontrakcia, ktorú v polovici 19. storočia predložil J. Waterston, škótsky fyzik, ale jeho myšlienka sa neujala, hoci v počiatočných štádiách vývoja je hviezdy je platná. Neskôr túto myšlienku vyslovil aj W. Helmholz (1853). V počiatočnom štádiu svojho vývoja sa rodiaca hviezda z medzihviezdneho mračna prachu a plynu vplyvom vlastnej gravitácie zmršťuje, pričom v jej centrálnej časti narastá tlak a teplota (adiabatické stláčanie). Zmršťovanie produkuje gravitačnú potenciálnu energiu, ktorá sa mení na teplo. Pri súčasnej energetickej výdatnosti Slnka by stačilo, aby sa za rok zmenšilo asi o 22,3 m a ním vyžiarená energia by bola plne krytá. Rýchlym odhadom sa dá zistiť, že to by Slnku stačilo na 31 miliónov rokov života. Pokiaľ sa vek Slnka nepoznal, tak sa s takýmto zdrojom energie aj skutočne počítalo. Keď sa ale zistilo, že vek Slnka je viac ako 100 miliónov rokov, teória gravitačnej kontrakcie padla. Slnko a hviezdy vzhľadom na svoj vek - miliardy rokov, musia mať zdroj energie vo svojom vnútri. V súčasnosti vieme, a je to aj experimentálne overené, že zdrojom energie vo hviezdach sú termojadrové reakcie alebo jadrová fúzia alebo jadrová premena prvkov – z ľahších na ťažšie. Existencia jadrovej energie, premena vodíka na hélium, bola predpovedaná v 40-tych rokoch 20. storočia (H. Bethe) a experimentálne overená v roku 2002 detekciou variability neutrín, ktoré vznikajú pri týchto reakciách v jadre Slnka. K jadrovej reakcii v jadre hviezdy prichádza vtedy, keď teplota jadra dosiahne hodnotu niekoľko miliónov stupňov a tlak viac ako 200 miliárd pascalov. V dôsledku vysokej teploty a hustoty sa zapália jadrové reakcie. Gravitačná kontrakcia tzv. protohviezdy sa zastaví a tento okamih sa pokladá za zrod hviezdy. Vznikajúca energia vyrovnáva vysoký gravitačný tlak horných vrstiev hviezdy a hviezda sa na dlhé obdobie dostane do rovnovážneho stavu a usadí sa na hlavnej postupnosti Hertzsprungovho-Russelovho diagramu. Keďže hviezdy obsahujú veľmi veľa vodíka, na hlavnej postupnosti zostávajú po dobu niekoľko miliárd rokov. Na Slnku sa každú sekundu premení približne 600 miliónov ton vodíka na hélium, z čoho asi 5 miliónov ton sa spotrebuje na žiarivú energiu, z ktorej Zem dostane asi 2 miliardtiny, ale aj to postačí na existenciu života na Zemi.

zdroje energie vo hviezdach

Editované MaHu