A nap energiája
A lendület pillanata megnehezíti a naprendszer távoli múltjának magyarázatát, de jelenleg nincs bizonyíték arra, hogy a lendületes pillanat napos! a rendszer nem kerül mentésre. Azonban, amikor az energia megőrzésének törvényét felfedezték, még inkább remegő alapokra támaszkodott. A Földön valójában a törvény igazsága nyilvánvaló volt, de a Nap állandó és meggyőző bizonyíték volt ellene.
Ennek a testnek a legnyilvánvalóbb jellemzője a sugárzott fény és a hő mennyisége. Annak ellenére, hogy a Nap 150 LLC Kft. Távolságra van a Földtől, a történelem folyamán folyamatosan megvilágítja és felmelegíti. A Föld felszínének egy négyzetcentimétere minden percben 1,97 kalóriát vesz fel a napi Napból, fény és hő formájában. Ezt az értéket, azaz 1,97 cal / (cm2 * min) nevezzük a szoláris állandónak.
A keresztmetszeti területe a Föld síkjára merőleges síkban futás a napsugárzás mintegy 1280 000 000 000 000 000, illetve 1,28 * 1018 cm2 * (igen nagyszámú, rendkívül kis mennyiségben, amelyeket gyakran használják a tudósok kényelmesen írásos formában diplomát. Tehát [1 ] 280 000 000 000 000 000 írható 1,28 * 108-nak, ahol 18 a fokozat exponense. Következésképpen az összes sugárzás, amely minden percben a Földre esik, körülbelül 2,51-1018 kal. De még ez a szám semmiképpen sem fejezi ki a Nap teljes sugárzását. A nap sugárzik az energiát minden irányba, és csak egy nagyon kicsi része érinti az apró Földet.
Képzeljen el egy hatalmas üreges gömböt, amelynek sugarai 150.000.000 km, és a Nap a középpontban. A nap megvilágítaná és felmelegítené a gömb minden részét, mint a Földet, és egy hatalmas gömb felülete kétmilliárdszor nagyobb lenne, mint a Föld keresztmetszete. Ez azt jelenti, hogy a Nap kétmilliárdszor nagyobb energiát sugároz, mint a Föld. A Nap által sugárzott teljes energia 5,6-1027 cal / min. Mennyi energiát bocsátott ki a nap a létezés teljes történetében, ha minden percben átlagosan 5,6 * 1027 cm-t sugároz!
Ezután felmerül egy kritikus kérdés: honnan származik ez az energia? Ha az energia megőrzésének törvénye helyes a Nap számára, a hihetetlenül hatalmas energiatartalékok, amelyeket a Nap az űrbe sodor, nem jelenthetnek semmit. Az energia csak az egyik formából a másikba nyúlik, ezért a napsugárzásnak egy másik energiaforrás rovására kell felmerülnie. De melyik?
Első pillantásra úgy tűnik, hogy ez az alak kémiai energia. A szén égése, például a Naphoz hasonlóan, fényt és hőforrást ad, amikor a szén és az oxigén szén keletkezik szén-dioxid keletkezése közben. Akkor talán a Nap egy hatalmas égő darab szén, és az általa sugárzott energiát a kémiai energia rovására kapja meg?
Ezt a feltételezést könnyű megcáfolni. A vegyészek pontosan eldöntik, mennyi energiát termelnek egy adott mennyiségű szén égetésével. Tegyük fel, hogy a Nap teljes hatalmas tömege (amely 333 500-szor nagyobb a Föld tömegénél) szénből és oxigénből áll, és minden percben 5,6 x 1027 cm-t bocsát ki. A nap akkor tényleg égő szén lenne, megvilágítva és fűtve a napkollektoros rendszert. Mikor fog ez a szén égni, mielőtt csak a széndioxid maradt a Napon? A válasz meglehetősen könnyedén hangzik - fél és fél év alatt!
Ez egy nagyon rövid idő. Megfogható, csak a civilizált emberiség történelmének egy része (nincs mit mondani az egész korosztály előtt). Ahogy a nap sütött ugyanolyan erővel a fénykorát a Római Birodalom, amellyel ragyog, és most, anélkül, hogy további vizsgálatokra van-amellett érvelünk, hogy azt nem lehet gyász vezető szén, vagy már akkor szűnik. Valójában még nincs olyan ismert kémiai reakció, amely a civilizált emberiség rövid időtartamára a szükséges energiát biztosítaná a Napnak.
Vegyünk néhány alternatívát a kémiai energiára. Az egyik a kinetikus energia.
A Földön az ilyen energia megnyilvánulása minden alkalommal történik, amikor egy meteorit repül a felső légkörbe. Kinetikus energiája a levegő ellenállása következtében hővé alakul. Még egy apró meteorit is, amely a tűcsapat nagyságát olyan mértékben fűti, hogy pár kilométernyire van. A meteoritok 1 g tömegűek és a meteoritokra jellemző sebességgel mozognak (például 30 km / sec) kinetikus energiája több mint 5 * 1012 erg vagy 120 LLC cal. Ugyanazt a napra eső meteoritot a Nap sokkal nagyobb gravitációs ereje felgyorsítaná sokkal nagyobb sebességgel, mint a Földön. Így sokkal több energiát adna a napnak. Becslések szerint egy gramm anyag, amely a Napra nagy távolságból esik, visszafizeti a Sun által elvesztett 44 LLC LLC cal-t. Következésképpen, ha figyelembe vesszük a Nap által sugárzott összes energiát, akkor teljes kompenzáció után minden percben 1,2 * 1,020 g meteoritikus anyagot, vagyis több mint 100 trillió tonna anyagot kell adni!
Számítási jól nézett ki a papíron, a csillagászok reagálnak erre a helyzetre a legmélyebb gyanú Először, nincs bizonyíték arra, hogy a Naprendszer olyan gazdag meteoritic anyag, amely megadja a Sun percenként több száz grillI0N0 | tonna anyagot sok történelmi korszakban.
Másodszor, ha a meteorit anyag akkora sebességgel felhalmozódott a Napon, akkor a tömege 300 százalékkal több mint egy százalékkal emelkedne. Ez a növekedés nagymértékben befolyásolná a nap gravitációs vonzását, tömegétől függően. Még ha a Nap tömege is olyan lassan nőtt volna, a Föld fokozatosan megközelítené, és évről évre lerövidítené az évet. Minden évben valójában egy másodiknál rövidebb, mint az előző, és a csillagászok azonnal rögzítenék ezt a tényt. De az év bányában hasonló változások nem voltak megfigyelhetők. Ezért elvetették azt a feltételezést, hogy a meteoritok a napsugárzás forrásai.
Egy elfogadhatóbb alternatíva 1853-ban született Helmholtz, a németországi megóvási törvény egyik alapítója. Miért nézzük az első lemezre eső meteoritokat, ha maga a Nap anyaga eshet? A Nap felszíne 696 000 km távolságra van a város központjától. Tegyük fel, hogy a felület lassan leereszkedik, és ennek az esésnek a kinetikus energiája sugárzássá válhat. Természetesen, ha a napelem egy kis darabja rövid távon esett, nagyon kevés energiát szabadítanék fel. Ha azonban a teljes napfelület leesett, vagyis ha a Nap összehúzódott volna, a sugárzás energiája hatalmas lenne.
Helmholtz kimutatta, hogy a Nap tömörítési sebessége 0,01 cm / perc elegendő a sugárzás magyarázatához. A feltevés nagyon csábító volt, mert nem igényelte a napsugár változását, és ennek következtében a gravitációs vonzerejét. Ezenkívül a tömörítés miatt bekövetkező átmérő változása kicsi lenne. Az emberi civilizáció létének minden hatezer évében a Nap átmérője csak 800 km-rel csökkentett volna, vagyis nagyon jelentéktelen a 1400.000 km-es Nap átmérőjéhez képest. A teleszkópnak Helmholtz munkájára való felépítése óta eltelt 250 évig a Nap átmérője csak 37 km-rel csökkentett volna. Természetesen a csillagászok nem vették volna észre ilyen csökkenést.
A napsugárzás problémája megoldódott, ha nem egyetlen súlyos mulasztás esetén: a Nap sugárzott energiát nemcsak az emberi civilizáció létezésének időszakában, hanem egész idő alatt, mielőtt az ember megjelent a Földön egyáltalán. Helmholtz idején senki sem tudta biztosan, hogy mennyi ideig tartott ez az intervallum. Maga Helmholtz úgy érezte, hogy nem mindent vizsgáltak a vizsgált kérdésben.
Ha a napelem nagy távolságra esett, mondjuk a föld pályájából, elegendő energiát adtak volna a napnak, ugyanolyan sebességgel sugározva, mint most, 18000000 évig. Azonban, [ez azt jelentette volna, hogy a kor a Föld már nem 18 millió éve, mert nem valószínű, hogy létezik a jelenlegi formájában, ha az anyagot a Nap terjeszteni azokra a területekre, amelyek most halad át a Föld. A geológusok vizsgálták-Chiyah lassú változás a földkéregben, mintha nedves típusú bú-roverzhimo bebizonyította, hogy a Föld nincs több tíz, több száz millió éve, talán még több milliárd év alatt, amely idő alatt a nap sütött az azonos erő, ka-Coy meg most ragyog. 1859-ben Charles Robert Darwin angol nyelvű lapja "az evolúció elméletét a természetes szelekcióval" teremtette meg. Ha az evolúció valóban megtörtént, és a biológusok szerint azt kellett volna előfordulnia, akkor a Föld legalább százmillió évig létezik, ugyanúgy, mint ma!
Ennek következtében a XIX. Század második felében az energia megőrzésének a naphoz viszonyított alkalmazása ellentmondásosnak tűnt. Elképzelhetõ elméletet javasoltak, hogy a csillagászok nem bánnának a vétellel, de a geológusok és a biológusok határozottan ellenezték. Így három alternatíva létezett:
Az energia megőrzésének törvénye nem teljesül mindenütt a világegyetemben, különösen, hogy nem elégedett a napel.
A természetvédelmi törvény a Napon történik, és a geológusok és a biológusok valahogy félreértelmezik a tényeket, amelyeket összegyűjtöttek. És a Földnek csak néhány millió ágya létezik.
A természetvédelmi törvény a Napra érvényes, de még mindig létezik olyan tudományt nem ismerő energiaforrás, amely lehetővé teszi a Nap számára, hogy erőteljesen sugározzon energiát milliárd évekre. Így a fizikai elmélet összeegyeztethető a geológusok és a biológusok szemszögéből.
Ötven évig, miután Helmholtz elméletét javasolta, nem találta meg a helyes módját e három hipotézis egyikének kiválasztására. A kérdést a rendkívül kicsi, nem pedig a rendkívül nagy testületek felfedezéseinek köszönhetően oldották meg. Ők a mikro-világhoz tartoznak, amelynek figyelembevételével most fordulunk.