Углеродный цикл в звездах

Примером термоядерной реакции может служить синтез ядра гелия из ядер водорода. Эта реакция, называемая углеродным циклом (рис. 104), служит источником энергии большого класса звезд. В каждом цикле захватываются четыре протона (ядра водорода) и испускается одна а-частица (ядро гелия оНе>) и два позитрона. Ядро углерода дС восстанавливается к концу цикла. Продолжительность одного цикла на солнце—около миллиона лет. [c.273]

На некоторых звездах наблюдается повышенное содержание изотопа с по сравнению с содержанием его в атмосфере Солнца, В земной коре и метеоритах, что является результатом протекания ядерных реакций так называемого углеродного цикла. В метеоритах найдены аномалии в изотопном составе Не, N6, Аг, К и других элементов. Происхождение этих отклонений приписывают ядерным реакциям, возбуждаемым быстрыми частицами космических лучей. [c.415]

Водород — см. введение к главе. Источником энергии Солнца и некоторых других звезд являются реакции ядерного синтеза (см. задачу 2-13 в 2.2) так называемого углеродного цикла [c.492]

Общие закономерности космич. распространенности Э. X. в природе представлены на графике Зюсса и Юри (рис.). Наиболее распространены в космосе водород и гелий (на Земле их распространенность мала по причине летучести). В основном распространенность Э. X. в космосе уменьшается с ростом ат. веса, но обнаруживает резкий максимум в группе железа ( железный пик ) и двойные максимумы вблизи магических чисел нейтронов 50, 82, 126, к-рые отвечают заполненным ядерным оболочкам. Легкие Э. х., Li, Be, В, лежат гораздо ниже основной кривой, что объясняется разрушением их ядер (выгоранием) при термоядерных реакциях в недрах звезд. Выше основной кривой лежат Э. х., ядра к-рых могут быть построены из целого числа а-частиц (ядер гелия) — С, О, Ne, Mg, Si, S, Ar, a, или участвуют в углеродном цикле ядерных реакций в звездах — С, N, О. Все эти закономерности ядерная астрофизика объясняет образованием элемеитов посредством ядерных реакций в недрах звезд и ири звездных взрывах (вспышках Сверхновых). Основные ядерные процессы, помеченные на рисунке гелиевые реакции (а) медленный (s) и быстрый (г) захват нейтронов образование Э. X. группы железа в условиях, близких к [c.497]

При какой температуре в звездах, содержащих в 1000 раз больше водорода, чем углерода (по весу), азотно-углеродный цикл и протон-протонная реакция протекают с приблизительно равной скоростью [c.515]

Гелий — элемент, представляющий большой интерес для астрофизики, — буквально появился на свет на Солнце за четверть века до того, как он был найден на Земле. Его спектральные линии нередко наблюдались не только в солнечных протуберанцах, но и даже в излучении звезд и туманностей задолго до того, как их удалось воспроизвести на Земле. Вслед за водородом гелий является наиболее распространенным элементом во вселенной. Считают, что гелий образуется во внутренних областях звезд из водорода либо путем серии ядерных превращений, известных под названием углеродного цикла , либо путем реакции протонов с протонами. Каждый из этих процессов ведет к выделению огромного количества энергии. [c.26]

Примерами молодых звезд, в центре которых осуществляется углеродно-азотный цикл, а на поверхности происходит синтез гелия из водорода, могут служить Солнце и некоторые другие звезды. [c.426]

В момент возникновения процесса синтеза ядер тетя звезда однородна по своему химическому составу, fio вследствие того, что температура в ее центре в тысячи раз больше, чем на поверхности, ядерные процессы начинаются только в центре звезды. В настоя-дее время известно два механизма термоядерных реакций. Они получили название протон-протонного и углеродно-азотного циклов. [c.104]

Углеродно-азотный цикл термоядерных реакций был впервые предложен Г. Бете в 1939 г. Этот цикл предусматривает наличие углерода внутри звезд. Полная схема ядерных превращений приведена па рис. 33, а [c.109]

Следовательно, сечения реакций протон-протонного и особенно углеродно-азотного циклов увеличиваются с температурой, что приводит к резкому возрастанию скорости протекания реакций различных циклов и, следовательно, к увеличению скорости выделения энергии в них. На рис. 35 представлены кривые зависимости скорости выделения тепла обоих циклов от температуры при плотности вещества 100 г/см , весовых долях ядер водорода 0,8 и ядер углерода и азота 0,006. Видно, что углеродно-азотный цикл начинается только при температуре свыше 11 млн. град и выделение энергии в нем резко зависит от температуры вещества звезды. Например, при увеличении температуры от 14 до 20 млн. град оно возрастает более чем в тысячу раз. Из рисунка также видно, что обе кривые пересекаются в области примерно 16 млн. град, а это означает, что при данной температуре количество энергии, выделяемое при обоих циклах, одно и то же. [c.111]

На этой же стадии развития звезды, кроме углерод-но-азотного цикла, возможно протекание других реакций, известных под названием неоново-натриевого цикла. Он полностью аналогичен вышеуказанному углеродно-азотному циклу [c.113]

Рассмотрим теперь вопрос о том, не могут ли подобные реакции быть источником нейтронов в недрах красных гигантов Мы уже указывали, что изотоп образуется в звездах в углеродно-азотном цик.ле, но поскольку мы находим этот изотоп в веидестве Земли и метеоритов, можно сделать вывод, что он не полностью выгорает в этом цикле. Кроме того, не исключена возможность, что вещество красного гиганта перемешивается хотя бы частично, и тогда водород из ее оболочки попадает в центр звезды. Это может вызвать углеродно-азотный цикл с образованием дополнительного количества ядер С . Тогда по реакции [c.122]

Мы уже указывали, что ядро Не2 есть промежуточное звено в неоново-натриевом цикле, протекающем в звездах наряду с углеродно-азотным циклом. Возможность появления в недрах красных гигантов нейтронов дает основание предсказать вероятность образования в них тяжелых элементов. [c.123]

В настоящее время еще окончательно не решен вопрос о природе ядерных реакций, которые приводят к вспышкам Сверхновых звезд. Один из вариантов теорий вспышки Сверхновой можно представить следующим образом. Рассмотренные выше равновесные процессы, приводящие к синтезу элементов группы железа, являются, как правило, экзотермическими. Так как равновесные реакции протекают за очень короткое время, то и тепло, выделяемое в них, может очень быстро увеличить температуру вещества промежуточного слоя, которое состоит из легких элементов. В этом слое протекают термоядерные процессы типа углеродно-азотного и натриево-неонового циклов. [c.134]

В атмосфере Солнца и звезд также найден углерод. Предполагают, что он участвует в углеродно-азотном цикле термоядерных реакций, являющихся источником звездной энергии. Атмосфера Юпитера, Сатурна, Урана, Нептуна (Плутон слишком удален), особенно последних двух, содержит огромное количество метана. Массу этих планет составляют легкие соединения (типа Н , СН4, МНд, Н О, СО2) в количествах, в десятки раз превосходящих массу Земли. [c.4]

Кроме того, известна еще теория углеродно-азотного цикла превращения водорода в гелий. В соответствии с этой теорией на Солнце и на других горячих звездах могут иметь место процессы [c.33]

На Солнце и звездах при очень высоких температурах протекают термоядерные реакции углеродно-азотного и протонно-протонного циклов. В результате этих реакций из протонов образуется гелий, при этом на каждое [c.47]

Протонно-протонный и углеродно-азотный (при котором протоны превращаются в гелий) циклы являются основными процессами, поддерживающими в течение миллиардов лет излучение громадных количеств энергии в устойчивых стационарных звездах. [c.48]

Термоядерные реакции были впервые открыты при изучении процессов, происходящих в звездах. Именно с этими реакциями в значительной степени связано происхождение энергии звезд. Описанная ранее (стр. 461) углеродная циклическая реакция может служить примером одного из возможных циклов термоядерных реакций, происходящих в звездах. [c.470]

Согласно имеющимся научным данным, процессы синтеза гелия из водорода происходят на Солнце и звездах. Предполагается, что синтез гелия осуществляется двумя путями 1) протонно-протонной цепочкой 2) углеродно-азотным циклом. [c.68]

В бесконечном пространстве Вселенной из вещества, выброшенного ири взрывах и измененного в процессах радиоактивного распада и взаимодействия с излучением, в определенных условиях снова образуются звездные тела — звезды следующего поколения. В звездах этого тина содержание тяжелых элементов больше, чем в веществе, из которого они образовались. Эволюция их состава также связана с протеканием ядерных процессов, аналогичным описанным. С каждым новым поколением звезды все более обогащаются тяжелыми элементами. Мировое вещество находится в вечном движении, разрушении и обновлении. В свете этих представлений Солнце является звездой третьего поколения. Выделяемая им энергия отвечает процессам азотно-углеродного цикла, приводящего к накоплению гелия. На рис. 183 показаны этаиы зволюиии звезды. [c.427]

Благодаря колоссальной массе и размерам Солнца и звезд в них идеально решается проблема удержания (в данном случае — гравитационного) и термоизоляции высокотемп-рной плазмы Т. р. протекают в горячем ядре звезды, а теплоотдача происходит с весьма удаленной и гораздо более холодной поверхности. Только благодаря этому звезды могут эффективно генерировать энергпю п таких крайне медленных процессах, как водо])одный и углеродный циклы. Для исиользования в земных условиях эти процессы совершенно непригодны (да и неосуществимы, напр, (фундаментальная реакция )- -р—>D4-e -f V непосредственно вообще ие наблюдалась). [c.54]

Сверхвысокие температуры характерны для центральных областей Солнца и многих других звезд. В недрах звезд с температурой порядка миллионов градусов протекают реакции 1—3 (протонно-протонный, или водородный цикл) и др., прп температурах 20—30 миллионов градусов (Солнце и др.) происходит следующая циклическая реакция (углерид-но-азотный, или углеродный цикл) [c.526]

Если сравнить кривые рис. 35 с данными о светимости различных звезд, то станет ясно, что протон-протонный цикл должен доминировать для всех звезд с малой светимостью, расположенных в нижней правой части главной последовательности (см. рис. 15) и входящих в состав плоской составляющей галактик, подобных Млечному Пути. Температура в недрах этих звезд составляет менее 10 млн. град. Выше мы указывали, что таких галактик в Метагалактике сравнительно мало. Поэтому и число звезд, з которых протекает протон-протонный цикл, по-Е14Цимому, невелико. Значительно больше звезд, в которых наряду с этим циклом протекает и углеродно-азотный цикл. К таким звездам относятся и наше Солнце, и большинство звезд главной последовательности. В молодых горячих белоголубых звездах, которые расположены в верхней левой части этой последовательности, протекает только углеродно-азотный цикл. Вычисления температуры звезд, обусловленной углеродно-азотным циклом, находятся в хорошем согласии с астрофизическими данными, о чем свидетельствуют данные табл. 11. [c.111]

Так как при вспышке только небольшая доля водорода успевает превратиться в гелий, то химический состав звезды в процессе взрыва в общем изменяется мало. Это приводит к тому, что подобные взрывы могут повторяться, что и обнаружено для ряда Новых звезд. Правда, звезды, претерпевшие вспышки, должны иметь аномально высокое отношение к . Действительно, наблюдаются звезды, в которых оно достигает единицы. Так как углеродно-азотньсй цикл преобладает для бело-голубых звезд плоско11 составляющей нашей Галактики, то становится понятным, почему вспышки Новых звезд обнаружены именно в в ней и почти никогда не наблюдаются в сферической составляющей, в которой бело-голубые звезды отсутствуют. [c.117]

Начальный момент синтеза элементов имеет, по-видимому, место в молодых, новообразовавшихся звездах, которые состоят в основном из водорода. При этом первичным процессом возникновения элементов является образование из гелия водорода в ходе так называемой протон-нротонной реакции (водородный цикл) при температуре около 10 °К, происходящей внутри (в ядре) звезды в результате ее сжатия. Последующее выгорание водорода в гелий в оболочке звезды происходит путем углеродно-азотного цикла. Для звезд так называемой главной последовательности, к числу которых относится и Солнце, превращение водорода в гелий является основным процессом ядерного синтеза, обеспечивающим их энергию и светимость. [c.15]

Таким образом, конечные результаты обоих циклов одинаковы и сводятся к слиянию четырех протонов в прочнейшее сооружение природы—ядро гелия. Попутно два из этих протонов, отделяя позитроны и нейтрино, превращаются в нейтроны. На Солнце и звездах малой яркости, которым пет числа, преимуш ественно действует медленный протоннопротонный цикл. На более горячих звездах усиливается роль углеродно-азотного цикла, активность которого растет с температурой. В красных карликовых звездах вероятно параллельное действие обоих циклов. [c.107]

Наиболее достоверные из имеющихся в настоящее время данных указывают на то, что в самой центральной части Солнца наиболее быстрой реакцией является углеродно-азотный цикл. В большей части внутреннего объема Солнца, поддерживающейся при несколько более низких температурах, основную роль играет протон-протонная реакция, что связано с меньшей температурной зависимостью этого цикла. Те звезды главной последовательности, которые меньше и холоднее Солнца, по-видимому, черпают тепло непосредственно из этой протон-нротонной реакции в звездах более крупных, чем Солнце, основное количество энергии скорее поставляют процессы, катализируемые углеродом. [c.506]

Суммарный результат любого цикла синтеза гелия (протоннопротонный или углеродно-азотистый на более горячих звездах) может быть выражен уравнением [c.11]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология