Гелий в составе солнца и его роль

Масса центрального светила нашей системы на 27% состоит из этого инертного газа. Примерно 600 млн тонн вещества ежесекундно преобразуется в энергию через протон-протонную цепь и CNO-цикл.

Температура выше 15 млн К в ядре позволяет преодолеть кулоновский барьер. Каждые 4 атома водорода сливаются в один атом более тяжёлого элемента, выделяя 26,73 МэВ энергии. Этот процесс обеспечивает 99% светимости жёлтого карлика.

Концентрация увеличивается с глубиной: от 28% в фотосфере до 60% в радиационной зоне. В хромосфере линии поглощения 587,6 нм и 1083 нм чётко фиксируются спектрографами. Данные зонда Solar Orbiter подтверждают содержание 8,5% в солнечном ветре.

Второй по распространённости элемент в солнечном ядре

На долю этого инертного газа приходится около 27% массы светила. В ядерных реакциях каждую секунду 600 млн тонн водорода преобразуется в 596 млн тонн данного вещества.

Как формируется в термоядерных процессах

При температуре свыше 15 млн Кельвинов протоны сливаются, образуя изотопы. Через цепочку превращений четыре атома водорода создают одно ядро с двумя протонами и двумя нейтронами. Этот процесс выделяет 26,73 МэВ энергии.

Влияние на структуру и излучение

Повышенная концентрация в фотосфере снижает прозрачность внешних слоёв. Это приводит к:

1. Увеличению непрозрачности на 12-15%

2. Смещению максимума излучения к жёлтой части спектра

3. Формированию характерных линий поглощения при 587,6 нм

В хромосфере линии ионизированной формы становятся маркером для изучения вспышечной активности. Спектральный анализ показывает содержание 8-10% в верхних слоях.

Процесс формирования легкого элемента в звездном ядре

В термоядерных реакциях при температуре свыше 15 млн К и давлении 250 млрд атмосфер два протона сливаются, образуя дейтерий. Затем присоединяется третий протон, формируя изотоп ³He. Два таких ядра сталкиваются, создавая ⁴He с выбросом двух протонов.

Цепочка реакций p-p

Основной механизм – протон-протонный цикл. 86% светимости звезды генерируется через эти этапы:

• p + p → ²H + e⁺ + ν_e (Q=1,44 МэВ)
• ²H + p → ³He + γ (Q=5,49 МэВ)
• ³He + ³He → ⁴He + 2p (Q=12,86 МэВ)

CNO-цикл как дополнительный источник

В более массивных звездах углерод-азотный цикл дает до 10% от общего выхода. Здесь углерод выступает катализатором:

• ¹²C + p → ¹³N + γ
• ¹³N → ¹³C + e⁺ + ν_e
• ¹³C + p → ¹⁴N + γ
• ¹⁴N + p → ¹⁵O + γ
• ¹⁵O → ¹⁵N + e⁺ + ν_e
• ¹⁵N + p → ¹²C + ⁴He

Каждую секунду в центральных областях преобразуется 600 млн тонн водорода, при этом 4,26 млн тонн материи превращается в энергию по формуле E=mc².

Как второй элемент периодической таблицы определяет светимость и нагрев звезды

В термоядерных реакциях этот инертный газ превращается в более тяжёлые элементы, выделяя энергию. Чем выше его концентрация в ядре, тем интенсивнее протекают процессы:

• При слиянии 4 ядер водорода образуется 1 ядро данного вещества с выделением 26,73 МэВ.
• Каждую секунду 600 млн тонн водорода преобразуются в 596 млн тонн этого элемента.
• Энерговыделение достигает 3,86×10²⁶ Вт, что определяет видимую светимость.

Механизмы воздействия на энергетический баланс

1. Повышение плотности ядра: атомная масса в 4 раза больше водорода увеличивает гравитационное сжатие, ускоряя реакции.
2. Изменение прозрачности плазмы: ионы данного элемента сильнее поглощают излучение, замедляя теплоперенос.
3. Рост температуры: в зонах с концентрацией выше 60% нагрев достигает 15 млн К против 10 млн К в водородных областях.

Практические следствия для наблюдений

• Жёлтые карлики с содержанием 27% данного вещества светят в 1,5 раза ярче красных карликов.
• Спектральные линии 587,6 нм и 1083 нм коррелируют с температурой фотосферы.
• Моделирование показывает: увеличение доли на 1% поднимает светимость на 0,3%.