星の一生 (No. 818)

date 2023 04 13
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星にも一生というのがあります。
星はどこかで生まれ、一生を全うして、死んでいきます。

太陽は約46億年前に生まれて、寿命は約100億年といわれていますので、
大体一生の半分くらい生きたところです。
星の1億年を人間の1年とすると、
寿命は大体100年で、現在46歳の壮年期という感じでしょうか。

一生の長さがどのように決まるかと言うと、
大まかには、
太陽を輝かせている燃料を使い果たしたところで終わると考えてよいでしょう。

輝かせているエネルギー源はなんでしょう。

お互い引き合うものは結合すると熱を発生させます。
これは物理学の大原則です。
たとえば、水と水蒸気を考えてみます。
図1で示すように、
水の分子がバラバラ離れているのが気体の水、つまり水蒸気です。
一方、水の分子が互いに絡み合っているのが液体の水です。
水の分子同士には互いに引き合う力が働きます。
先にお話しした物理の大原則に従うと、
水蒸気が水になるときには、水の分子が結合し熱を発生させ熱くなります。
逆に、水は熱を奪って水蒸気になります。

沸騰しているポットの上に手を出すと大やけどをします。
これは蒸気が100度以上の高い温度であることが原因ではなく、
水蒸気が肌に触れて水になるとき大量の熱を発生させるためです。
蒸気によるやけどは、なのでとても危険です。

今度は肌についた水が蒸発するときは熱を奪います。
これは蒸発するときにひんやりするのでみなさんが体験していることだとおもいます。

この応用が太陽です。
太陽は主に水素の気体でできています。
水素の原子が合体してヘリウムの原子になるという反応が
太陽で起こっています。
この反応によって大量の熱が発生します。
水蒸気から水の反応と同じように考えられますね。
この反応が続く限り太陽は元気です。
そしてヘリウムが太陽の中心部で溜まり始め、
それが大きくなる時がいよいよ終焉というわけです。



図1 水蒸気と水の関係 
http://www.shibatashinpei.jp/lib/yamashin/818-fig1.jpg



図2 水素原子が合体してヘリウム原子になる反応の模式図
http://www.shibatashinpei.jp/lib/yamashin/818-fig2.jpg


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