Астрономы иногда говорят – в шутку, разумеется, – что звезда – самый простой объект во Вселенной. Ибо что может быть примитивнее газового шара?
Звезда действительно состоит из водорода и гелия. Но ничего подобного тому, что мы, обычно, понимаем под «газом» в недрах светила нет. Сердцевина звезды представляет собой твёрдое – даже сверхтвёрдое! – вещество, аналогов которому не найти в мире планет.
В «холодной» твёрдой материи молекулы сцеплены электронными оболочками. Солнечное же вещество – масса ядер водорода и гелия, распираемая изнутри кулоновской силой отталкивания одноимённых зарядов и скреплённая лишь наружным давлением. Скреплённая так надёжно, что плотность её достигает 150 тонн на кубический метр. В результате, набитые в тысячу раз плотнее, чем это дозволяется классической физикой, частицы даже при температуре 14 миллионов Кельвинов куда менее подвижны, чем молекулы в составе кристалла.
Если бы звёздная материя могла существовать при нормальных давлении и температуре, мы наблюдали бы слиток материала, в фантастике, обычно, употребляющегося для изготовления магических и инопланетных артефактов. Очень тяжёлого – всемеро тяжелее такого же объёма золота, и непроницаемо черного, поглощающего даже излучения, для которых не станет преградой аналогичная толща свинца. И слишком твёрдого, чтобы его можно было поцарапать алмазом.
Твёрдый водород, химически оставаясь неметаллом, приобретает многие свойства металла с точки зрения физики. В частности, отлично поводит электрический ток (ведь электроны не связаны с протонами). Но электропроводность – единственная слабость «чёрного водорода». Материал звёздных недр категорически непрозрачен и не проводит тепло. Термоядерная энергия, выделившаяся в центре Солнца, добирается до поверхности 200 тысяч лет.
Единственный путь передачи энергии в «чёрном водороде» – эстафета фотонов. Квант, излучённый одним ядром, немедленно поглощается соседним, а затем переизлучается. Бесконечными «рикошетами» фотон пробивается к внешним слоям звезды со скоростью всего два километра в год. Лишь одна форма движения возможна в «чёрном водороде». Не выдерживая сжатия, материя звезды постепенно проседает, «складываясь в себя». Четыре ядра водорода сливаются в занимающее значительно меньший объём ядро гелия.
Твёрдая сердцевина занимает половину объёма солцеподобной звезды и условно делится на две не имеющие чёткого разграничения зоны: ядро, имеющее радиус 20-25% солнечного (только в этой зоне давление достаточно для протекания термоядерных реакций), и зону лучистого переноса. Через последнюю родившиеся в ядре фотоны медленно и мучительно протискиваются к границе зоны конвекции – аналогу мантии планет.
Материя солнечной мантии представляет собой столь же экзотическую субстанцию, как и «чёрный водород» недр. Назвать её можно «жидким пламенем». Причём, термин будет точным. Ведь пламя – струи раскалённого, ионизированного газа. В недрах Солнца он просто сжат до состояния жидкости, – в глубинах плотной и вязкой, как ртуть, выше же подобной расплавленному камню.
В зоне конвекции энергия переносится за счёт перемешивания породы. Нагретый жаром ядра «жидкий огонь» течёт вверх, на встречу ему опускаются охлаждённые массы. Причём, происходит это движение упорядоченно – по колоннам конвекции – шестигранным (даже пчёлы знают, что шестигранники можно упаковать плотнее всего) призмам шириной 20 тысяч и высотой 200 тысяч километров. Каждая из больших колонн – «супергранул» – разделяется меньшие столбы по 5 тысяч километров в ширину. А внутри них, в свою очередь, различимы «гранулы» с поперечником от 500 до 1200 километров. По оси гранул водород поднимается, а по граням стекает вниз.
У поверхности зона конвекции переходит в фотосферу – океан огня – трёхсоткилометровую толщу уже вполне обычного по своим физическим свойствам жидкого водорода. Это – зона охлаждения солнечной материи. Выделившаяся в твёрдом ядре энергия уносится излучением. Обычно указывается, что температура фотосферы Солнца – 5800 Кельвинов. В действительности же поверхность Солнца нагрета лишь до 4000 градусов, но сквозь верхние слои водорода пробивается свет от глубинных, куда более раскалённых.
Если земной океан подёрнут лишь лёгкой рябью волн, с высоты незаметных, то звёздная фотосфера кипит. Хлещущий из гранул со скоростью один-два километра в секунду водород вздымается буграми высотой в десятки километров. Над морем жидкого пламени ползут сияющие облака – флоккулы – и танцуют спикулы – огненные смерчи шириной 500 и высотой 10000 километров.
Об атмосфере звезды – хромосфере – достаточно сказать, что её плотность позволяет водороду оставаться жидким даже при температуре 4000 К
