Почему на Солнце не заканчивается кислород во время горения?

У Солнца не заканчивается кислород по той простой причине, что оно не использует кислород для горения. Процессы Солнца — это не химическое горение. Это ядерный синтез. Не думайте о Солнце как о гигантском костре. Оно больше похоже на гигантскую водородную бомбу.

При стандартном сжигании углерода атомы углерода в топливе движутся ближе к атомам кислорода в воздухе и связываются вместе, образуя диоксид углерода и монооксид углерода. В то же время атомы водорода в топливе связываются с атомами кислорода, образуя молекулы воды. Часто при горении на основе углерода происходят другие химические реакции, но основными из них являются сгорание атомов углерода и водорода.

Это горение высвобождает энергию, которую мы воспринимаем как тепло и свет, исходящие от пламени. Большинство процессов горения, которые мы видим в повседневной жизни, связаны с сжиганием углерода: костры, пламя в духовках, пламя свечей, лесные пожары, газовые печи, горение бензина в двигателях и т. д. Важно помнить, что для сжигания углерода требуется кислород. Как только не остается кислорода, горение прекращается.

В ядерном синтезе ядра атомов сливаются вместе, образуя новые, более крупные ядра. Поскольку ядро ​​атома определяет, что это за атом и как он себя ведет, изменение ядра заставляет атом стать новым элементом. Например, два атома водорода сливаются вместе, образуя один атом гелия. Ядерный синтез не требует кислорода. На самом деле, там вообще не нужен никакой другой материал. Просто нужно достаточно давления или тепла, чтобы сжать ядра атомов достаточно близко, чтобы они преодолели свое электростатическое отталкивание и связались в единое ядро.

В термоядерном реакторе высокие давления и температуры создаются магнитными ограничивающими полями, введением электромагнитных волн и инжекцией высокоэнергетических частиц. В звездах сильное давление и температура обеспечивается гравитацией. Звезда имеет такую ​​большую массу, что гравитация, создаваемая этой массой, раздавливает звезду настолько, что вызывает ядерный синтез.

Ядерный синтез в звездах высвобождает огромное количество энергии, которую мы в конечном итоге воспринимаем как солнечный свет. Энергия, выделяемая при синтезе, также помогает поддерживать реакцию ядерного синтеза. Внутренняя температура нашего Солнца составляет 16 миллионов Кельвинов, а давление в ядре — 25 тысяч триллионов Ньютонов на квадратный метр. Солнце становится настолько горячим в результате ядерного синтеза, что светится и излучает свет, точно так же, как кусок металла светится красным, если его сильно нагреть.

В ядерном синтезе действуют две основные силы: электромагнитная сила и сильная ядерная сила. Электромагнитная сила отталкивания между положительно заряженными ядрами является дальнодействующей, но относительно слабой, в то время как сильная ядерная сила притяжения является короткодействующей, но сильной. Когда два ядра находятся достаточно далеко друг от друга, доминирует отталкивающая электромагнитная сила, разделяющая ядра.

По мере приближения двух ядер электромагнитное отталкивание усиливается, и сталкивать ядра становится все труднее и труднее. Когда два ядра сближаются достаточно близко, доминирует короткодействующая ядерная сила притяжения, и два ядра слипаются, образуя новое ядро. По этой причине требуется большое давление, чтобы подтолкнуть ядра достаточно близко, чтобы они слились вместе.

В принципе, любые два ядра могут быть слиты в одно ядро. Однако легче всего объединить (и больше всего энергии выделяется) ядра, которые имеют небольшое электромагнитное отталкивание, потому что у них небольшой электрический заряд. Ядра с наименьшим электрическим зарядом — это более легкие элементы, такие как водород и гелий.

В звездах происходит синтез водорода в основном с самим собой или с другими легкими элементами. Поскольку гравитация — это то, что обеспечивает давление, чтобы зажечь ядерный синтез в звездах, и поскольку гравитация вызвана массой, все, что вам нужно, — это достаточно большая масса водорода, чтобы в конечном итоге горящие звезды. В звездах очень мало кислорода. Кислород, который там есть, был создан путем многократного плавления водорода, пока он не превратился в кислород.