Энергия атомных ядер

Атомные ядра чрезвычайно прочны. Протоны и нейтроны удерживаются в ядре могучими ядерными силами притяжения. Чтобы вырвать из ядра протон или нейтрон, надо израсходовать значительную энергию. Только быстрые «ядерные снаряды» могут производить такие реакции.
Особенно много энергии понадобилось бы для полного разрушения атомных ядер. Энергия, которую надо затратить для освобождения из ядра всех заключённых в нём протонов и нейтронов, называется энергией связи ядра.

Советские физики

Советские физики В. Мысовский и А. П. Жданов разработали другой метод наблюдения путей отдельных частиц, получивший название метода толстослойных фотопластинок. Проходя сквозь слой эмульсии, нанесённой на фотопластинку, быстрые заряженные частицы производят в ней такое же действие, как и свет. Зёрна эмульсии, лежащие на пути заряженных частиц, становятся способными к проявлению. Поэтому после проявления пластинки можно отчётливо видеть Фотография цепочки чёрных точек—следы отдель- путей альфа-частиц ных частиц. В обычных фотопластинках в камере Вильсона.

Радиоактивный распад

При радиоактивном распаде выделяется очень большая энергия, уносимая альфа- и бета-частицами и гамма-излучением. Энергия, выделяемая радиоактивными атомами, является атомной энергией. Она освобождается в результате процессов, которые происходят в атомных ядрах распадающихся элементов. Правда, у большинства радиоактивных веществ распад происходит крайне медленно и поэтому энергия, освобождаемая, например, в течение часа, оказывается сравнительно небольшой. Так, один грамм радия выделяет в течение часа всего 140 малых калорий теплоты.

«ЯДЕРНАЯ АРТИЛЛЕРИЯ»

Атомные ядра тяжёлых радиоактивных элементов содержат большие запасы энергии, выделяемой при радиоактивном распаде. Не скрыта ли атомная энергия и в более лёгких, устойчивых ядрах, и нельзя ли её освободить? Нельзя ли также ускорить радиоактивный распад, чтобы быстрее освобождать атомную энергию и сделать её доступной для практического использования?

«Ядерные пушки»

«Ядерные пушки» — очень сложные устройства. Одна только деталь циклотрона средних размеров — магнит — весит несколько сот тонн. А вес магнита одного из больших циклотронов достигает 4000 тонн.

КАК «ВИДЯТ» АТОМНЫЕ ЯДРА

Атомные ядра так малы, что кажется совершенно невозможным проследить за отдельным ядром. Тем не менее существует несколько способов, позволяющих обнаруживать отдельные ядра и другие мельчайшие частицы вещества.

Быстрая заряженная частица, двигаясь в каком-нибудь веществе, например, в воздухе или воде, разрушает встречные атомы, выбивая из них электроны. Атом, потерявший электрон, оказывается заряженным положительно. Такую частицу называют ионом. На пути быстрой частицы возникает большое число ионов. Это обстоятельство и позволяет увидеть путь летящей частицы.

Лучший поглотитель гамма-лучей

Лучшими поглотителями гамма-лучей являются свинец и висмут, но и в них эти лучи проникают на глубину более 10 сантиметров.
Радиоактивный распад происходит не сразу со всеми атомами, а постепенно. Каждую секунду распадается только некоторая доля атомов. Закон, по которому уменьшается количество радиоактивного вещества, очень прост: от любого количества данного радиоактивного вещества половина остаётся через одинаковое время. Время, в течение которого распадается половина имеющегося радиоактивного вещества, называют периодом полураспада (т. е. распада наполовину).

РАДИОАКТИВНОСТЬ

В 1896 году французский учёный Беккерель заметил, что уран испускает невидимые лучи, которые проходят сквозь чёрную бумагу, защищающую фотопластинку от света, и оставляют на пластинке отчётливый след. Изучение природы этих лучей привело к целому ряду замечательных открытий.

КАК ОСУЩЕСТВИТЬ ЯДЕРНУЮ РЕАКЦИЮ

Для превращения гелия в литий надо в ядро каждого атома гелия добавить по одному протону. Но далеко не каждый протон пригоден для этой цели.
Чтобы проникнуть в ядро гелия и произвести ядерное превращение, протон должен двигаться со скоростью около 15 ООО километров в секунду! При такой огромной скорости частица может облететь Землю по экватору менее чем за 3 секунды.

Почему протону необходима такая гигантская скорость, такая большая энергия?

При каких условиях происходят ядерные реакции и какие для этого нужны средства?

При химических реакциях происходит перегруппировка атомов, не сопровождающаяся изменением их природы. Атом углерода, соединившись с двумя атомами кислорода и образовав молекулу углекислого газа СОг, не перестаёт быть атомом углерода. Если химическим путём произвести обратное превращение — выделить углерод из молекулы углекислого газа,— мы вновь получим такой же атом углерода.

При ядерных реакциях происходит глубокое изменение природы атома, коренная ломка его основных свойств. В результате таких реакций атомы углерода могут превратиться в атомы азота или кислорода.

ПРОИСХОЖДЕНИЕ И РАЗВИТИЕ НЕБЕСНЫХ ТЕЛ ПО СОВРЕМЕННЫМ ДАННЫМ

ПРОИСХОЖДЕНИЕ И РАЗВИТИЕ НЕБЕСНЫХ ТЕЛ ПО СОВРЕМЕННЫМ ДАННЫМ

kosmology.jpg

НАША ЗВЕЗДНАЯ СИСТЕМА — ГАЛАКТИКА

НАША ЗВЕЗДНАЯ СИСТЕМА — ГАЛАКТИКА

Наша звездная система — это совокупность множества звезд, к числу которых принадлежит и наше Солнце, ближайшая к нам звезда. Звезды образуют отдельные обширные системы, так называемые галактики или внегалактические туманности, названные так за их внешний вид. Наше Солнце с окружающими его планетами также входит в состав подобной звездной системы, называемой нашей Галактикой.
Галактика представляет собой образование в виде очень сплющенного диска; в его центре находится значительное ядро, состоящее из множества звезд; из этого ядра выходит несколько спиральных ветвей.

Внутри нашей Галактики звезды образуют

Внутри нашей Галактики звезды образуют

Внутри нашей Галактики звезды образуют также более тесные группировки, очень часто объединяясь по своим физическим свойствам. Аналогично объединяются и огромные галактические системы, образуя так называемые скопления галактик. Так, например, наша Галактика
принадлежит к системе, в состав которой входит еще 10 галактик, т. е. самостоятельных звездных систем различного вида и размеров. Ближайшая к нам галактика, туманность Андромеды, находящаяся от нас примерно на расстоянии двух миллионов световых лет, имеет почти те же размеры и строение, что и наша Галактика.

космическое пространство

космическое пространство

Следовательно, космическое пространство занято не только звездами; в состав нашей Галактики, а также и других галактических систем входит в значительном количестве вещество в рассеянном диффузном состоянии, менее доступное наблюдению.

ПРИРОДА ЗВЕЗД

ПРИРОДА ЗВЕЗД

Звезда — это самосветящееся тело, имеющее собственные источники энергии, но это не просто нагретая масса газа, излучающая энергию, это — тело, в котором, в результате определенных процессов, выделяется атомная энергия без всякого внешнего регулирования. Необходимость подобной самопроизвольной выработки энергии станет ясной, как только мы подсчитаем, сколько энергии должно было потерять Солнце за время своего существования, приблизительно за 4 млрд. лет.
Солнце излучает каждую секунду 4-1033 эрга, а масса его составляет 2-1033 г, отсюда каждый грамм солнечной массы теряет в секунду два эрга.

на практике прибегают к более простому критерию

на практике прибегают к более простому критерию

Данное выше определение звезды как тела, способного к самопроизвольному выделению энергии, совершенно правильно, но оно не может быть непосредственно применено в астрономии для суждения о том, представляет ли наблюдаемое в пространстве тело звезду или просто значительно уплотненное газовое сгущение небольшого углового размера. Поэтому на практике прибегают к более простому критерию.

Спектрально-дваойные звезды

Спектрально-дваойные звезды

Подобные явления обнаружены у всех спектральнодвойных звезд, все они интенсивно теряют частицы, выбрасывая их в межзвездное пространство. Причина утечки вещества заключается не только в присутствии спутника, наличие его лишь облегчает распознать происходящее явление.
Существует много звезд большой массы и высокой температуры, так называемые В-звезды, с яркими линиями в спектре, около которых газовое кольцо располагается в их экваториальных плоскостях. Эти звезды отличаются, как правило, быстрым вращением вокруг своей оси, со скоростью на экваторе в ряде случаев в 300, 400 и даже 500 км/сек.

скопление Плеяд

скопление Плеяд

Рассмотрим, например, известное скопление Плеяд, представляющее тесную кучку звезд, в которой невооруженным глазом можно рассмотреть пять-шесть, редко, восемь звезд, а телескопом их обнаруживается много сотен. Все яркие звезды Плеяд массивны и быстро вращаются вокруг оси. Они окружены пылевой туманностью, легко видимой на фотографии, полученной даже с небольшой выдержкой. По мере перехода к более слабым звездам температура их постепенно понижается. Самые слабые звезды в Плеядах имеют температуру в 3500—4000е и отличаются поэтому красноватым цветом.

ПРОИСХОЖДЕНИЕ ЗВЕЗД

ПРОИСХОЖДЕНИЕ ЗВЕЗД

К такому же выводу о совсем недавнем происхождении массивных и ярких звезд пришел В. А. Амбарцумян, изучая свойства открытых им звездных ассоциаций. Звездными ассоциациями называются обширные звездные группировки, объединяющие, как правило, яркие и массивные звезды раннего спектрального типа, часто окружающие компактные звездные кучи, например хорошо известные кучи х и в созвездии Персея. Эти звездные группировки находятся в неустойчивом состоянии и, по-видимому, непрерывно расширяются.

состав этих туманностей

состав этих туманностей

До настоящего времени детально исследовался состав этих туманностей, содержание в них различных элементов, пространственная плотность вещества, температура, но на их структурные особенности не обращалось почти никакого внимания. Современные большие и светосильные телескопы с чрезвычайно светосильной фотографической камерой и широким полем позволяют найти много новых и интересных данных в этом отношении. Большая работа по исследованию структурных форм газово-пылевых туманностей недавно начата и успешно проводится на Крымской астрофизической обсерватории академиком Г. А. Шайном и В. Ф. Газе.