Жасмин Найденова, 7 клас – „С какво ви изненадва физиката“

Жасмин Найденова 7А
ЧОУ „Томас Едисън“

В началото си мислех, че физиката е само теоретична наука, пълна с формули, уравнения, закони, константи и др., но се оказва, че тя обяснява много от явленията около нас и продължава да дава отговори на голям брой от нашите въпроси всеки ден.

Например винаги съм се чудила как работят ядрените централи. Тази година разбрах, че в тях енергията се добива вследствие делене на ядрата на някои елементи. После тази енергия се преобразува в електричество, като се загрява вода и с образуваната пара се задвижват огромни турбини. По този начин може да се добие огромно количество електрическа енергия, без да се налага да се горят изкопаеми горива и без да се отделят вредни вещества или газове, които довеждат до глобалното затопляне. Но ядрените централи имат и своята лоша страна – ядреното гориво не изчезва и губи само незначителна част от масата си. То остава силно радиоактивно и ще остане такова в продължение на хиляди години, в които трябва да бъде съхванявано безопасно, така че радиацията да не навреди на живи организми и да не замърси почвите, водата или въздуха.

Покрай ядрените централи научих също, че съществува и обратният процес – ядрен синтез, при който отново се отделя огромно количество енергия. Засега ядреният синтез се използва само в термоядрените оръжия, но много учени работят върху реактори, в които ще бъде възможно поддържане на контролиран ядрен синтез. По този начин човечеството ще има достъп до необятно количество енергия, понеже горивото за такива реактори би бил най-срещаният елемент във вселената  – водорода.

Ядреният синтез е точно начинът, по който слънцето получава енергията си. Слънцето отделя невъобразимо количество енергия под формата на светлина и друга радиация, и този процес продължава вече повече от 4.6 милиарда години. Замислих се, че все някой ден горивото му ще се изчерпи и слънцето ще угасне. Това ме провокира да науча повече за звездите и вселената. Така разбрах, че слънцето е почти на средата на живота си – остават му 5 милиарда години, преди то да изчерпи горивото си и да се превърне в червен гигант. Това ще стане, защото когато няма достатъчно енергия, външните му слоеве ще се охладят, а ядрото ще продължи да се свива под действие на гравитацията. Така външните му слоеве ще се разширят и ще погълнат планетите, включително и Земята. След известно време слънцето ще стане бяло джудже което в продължение на милиарди години ще се охлажда до тъмно джудже. Никога обаче няма да продължи да се свива, защото не е достатъчно голямо.. Ако беше по-голямо, след като му свърши ядреното гориво, слънцето би се превърнало в неутронна звезда, а ако беше наистина огромна звезда, гравитацията му би била толкова силна, че да го свие до безкрайност и то да се превърне в черна дупка. В черната дупка гравитацията е толкова силна,че нищо, дори светлината, не може да я напусне и затова областта изглежда абсолютно черна.


РЕКЛАМА:

***

Учените смятат, че в центъра на всяка галактика има огромна черна дупка, съставена от изгорелите звезди от плътната централна част на галактиката. Нашата собствена галактика, Млечния път има черна дупка в центъра си. Тя е с маса 4.6 милиона слънчеви маси. Галактиките са огромни, съдържат стотици милиарди звезди, но вселената е невъобразимо по-голяма и съдържа милиарди галактики.

Това всъщност е един от нерешените въпроси на физиката: каква точно е масата на вселената? На пръв поглед това не е толкова съществен проблем, защото тя е невъобразимо огромна, но понеже гравитацията е най-всеобхватната сила, зависеща от масата, въпросът за масата на вселената е фундаментален. Ако масата на вселената не е толкова голяма, гравитацията няма да може да спре разширението на вселената и тогава тя ще се охлажда до безкрайност. Но ако масата е по-голяма, вселената ще достигне до максималния си размер и отново ще започне да се свива. След това, след 20 милиарда години, отново ще достигне до размера, който е имала в момента на големия взрив[i].

В периода на тази изминала година аз разбрах и научих много нови неща за физиката! Очаквам тя да продължи да ме изненадва и да ме впечатлява.

[i] Дали Вселената ще продължи да се разширява ускоряващо, или ще се свие, това зависи от средната ѝ плътност, т.е. от масата ѝ спрямо нейния обем. Тъй като плътността на Вселената в различните ѝ региони е различна (и най-плътни са черните дупки), от значение е средната плътност, която определя нейната форма – дали е плоска, т.е. дали самото пространство е плоско, или дали е като повърхността на Земята. Плоската вселена би продължила да се разширява вечно, а затворената вселена, която бихме имали при по-голяма средна плътност, би стигнала максимално разширяване и след това би започнала да се свива. Причината е в това, че масата изкривява пространството и времето, описано от Айнщайн в Общата теория на относителността. При достатъчно висока средна плътност, това би означавало, че пространството е достатъчно изкривено, за да бъде затворена Вселената.

Част от Специалния брой: „С какво ви изненадва физиката“/>>

Всички есета може да видите в самия брой.


Европейска нощ на учените 2022 г.: