Глеб Анфилов - Искусственное Солнце

Осенью 1958 года вступила в строй первая очередь новой советской атомной электростанции мощностью уже 100 тысяч киловатт. Полная же мощность этой станции составит 600 тысяч киловатт.

По стопам нашей Родины пошли и другие страны. Атомные электростанции сооружены в Англии, Франции, Канаде, в Соединенных Штатах Америки.

Ядерная энергия проникает на транспорт. Спущен на воду атомный ледокол «Ленин». Разрабатываются проекты атомных локомотивов, самолетов, даже атомных ракетных кораблей.

Расщепление тяжелых ядер — сегодняшний день нашей индустрии.

Однако остановится ли атомная техника на использовании одного лишь расщепляющегося ядерного горючего? Конечно, нет! Это только начало.

Ведь запасы урана и тория в земной коре не безграничны, добывать их не так-то уж легко. Давно уже возник вопрос: а нет ли какого-либо более доступного ядерного сырья, нет ли способа обойтись без урана и тория при извлечении атомной энергии, найти для этого другие элементы, другие методы?

Чтобы получить ответ на такие вопросы, мы вновь возвращаемся к Солнцу. Именно там найдем мы новое ядерное топливо, новый способ его сжигания. Но сначала мы обязаны подробнее разобраться в особенностях бурной жизни светила.

1. СВЕРКАЮЩИЙ ПОКРОВ

Рождение света. Фарфор и сажа. Черное Солнце . Электроны-прыгуны. Разгадка шифра . Фотонное меню .

2. ПРАВО СИЯТЬ

Мяч с отоплением. Мнимый запрет. Конституция микромира.

Частицы и среда. Волны вероятности. Лыжники-кудесники. Сквозь непроницаемое. Разрешение дано.

3. ЯДРА СЛИВАЮТСЯ

Снаружи и внутри. Первые пробы. Решающее открытие. Главный этап. Конвейер реакций . Ядра-повара. Теория и опыт . Подводим итоги. Вчера и завтра . Судьбы звезд.

Солнце — прежде всего необозримый океан света.

А что такое свет?

Не ищите легкого объяснения.

- Природа света на редкость сложна и противоречива. Кстати сказать, в конце XIX века это послужило одной из причин «кризиса» физики.

Вы никогда не поставите знак равенства между морской зыбью и брошенным камнем. Волны и частицы — вещи разные.

А вот свет одновременно несет в себе свойства и того и другого.

С одной стороны, он ведет себя, как электромагнитные волны, но только очень короткие. Волны длиной 0,4 микрона дают красный свет, 0,5 микрона — сине-зеленый и т. д. Как подобает волнам, свет проходит сквозь узкие щели, огибает препятствия, преломляется и отражается.

Но вместе с тем он рождается, гибнет и взаимодействует с веществом не как волны, а как частицы — фотоны, дискретные порции (кванты) электромагнитного поля. Свету разных цветов соответствуют фотоны неодинаковых энергий: наименее энергичные — красному, наиболее энергичные — фиолетовому. Энергия фотонов связана с частотой световых колебаний простеньким соотношением:

Здесь Е — энергия фотона в эргах, v — частота (число полных колебаний в секунду), h — величина, называемая постоянной Планка, или квантом действия, которая равна 6,62377 . 10 -27эрг. секунду.

Излучая свет, атомы «стреляют» световыми «пулями».

Посмотрим, как это происходит.

Вот атом движется среди своих собратьев. Неожиданно он сталкивается с соседом и переходит в менее устойчивое состояние. Один из его электронов срывается со своей орбиты (пути движения вокруг ядра) и перескакивает на другую орбиту, расположенную от ядра подальше. В таком состоянии частички атома могут находиться разное время. Если электрону легко вернуться на прежнюю орбиту, он это делает сразу же, а излишек энергии освобождается в виде порции света — фотона. Тут и происходит «стрельба световыми пулями».

Именно такова сущность свечения тел из-за нагревания; ведь в этом случае атомы обладают большой энергией и могут при столкновениях передавать ее крупными «порциями».

Столкновения атомов создают и свет пламени лучины, и вспышку спички, и сверкание расплавленной стали. Чем сильнее нагрето тело, тем интенсивнее беспорядочное движение его атомов. При высокой температуре столкновения атомов чаще, чем при низкой. Поэтому, раскаляя тело, мы заставляем его светиться ярче.