Πώς απελευθερώνει ο ήλιος την ενέργεια;

Ο ήλιος, όπως όλα τα ενεργά αστέρια, είναι ένας τεράστιος φούρνος καύσης υδρογόνου που παράγει τεράστιες ποσότητες φωτός, θερμότητας και ακτινοβολίας, περίπου 4 x 10 ^ 26 watt κάθε δευτερόλεπτο. Ο ήλιος, στην πραγματικότητα, είναι η προέλευση όλης της ενέργειας στη γη, ακόμη και των ορυκτών καυσίμων. Η διαδικασία με την οποία ο ήλιος δημιουργεί και απελευθερώνει ενέργεια ονομάζεται σύντηξη.

Το υδρογόνο είναι το ελαφρύτερο, απλό στοιχείο του σύμπαντος, που αποτελείται από ένα μόνο πρωτόνιο και ένα ηλεκτρόνιο. Σε χαμηλές θερμοκρασίες, το θετικό φορτίο των πυρήνων υδρογόνου αποκρούει ο ένας τον άλλον, αποτρέποντας τη σύντηξη. Ωστόσο, καθώς ένα νεαρό αστέρι συμπυκνώνεται, αυξάνοντας τη θερμοκρασία και την πίεσή του, τέσσερα άτομα υδρογόνου θα έρθουν σε πολύ κοντινή απόσταση για να συντηχθούν μαζί σε ένα άτομο ηλίου. Στη διαδικασία, κάποια μάζα μετατρέπεται σε ενέργεια. Η σύντηξη υδρογόνου μπορεί να ξεκινήσει στους 8 εκατομμύρια βαθμούς Kelvin. Καθώς η σύντηξη υδρογόνου εξελίσσεται, το αστέρι φτάνει σε υψηλότερες και υψηλότερες θερμοκρασίες που του επιτρέπουν να συντήξει βαρύτερα στοιχεία. Τρία άτομα ηλίου συντήκονται σε ένα άτομο άνθρακα-12 στους 100 εκατομμύρια βαθμούς Kelvin.

Η ενέργεια που απελευθερώνεται από τη σύντηξη έχει τη μορφή ακτίνων γάμμα, μικρών αλλά πολύ ενεργητικών κυμάτων ακτινοβολίας. Η υψηλή συχνότητα αλλά το μικρό μήκος κύματος τους καθιστά επικίνδυνα για τα ζωντανά κύτταρα. Ευτυχώς, η περισσότερη σύντηξη συμβαίνει στον πυρήνα του ήλιου και προτού απελευθερωθούν οι ακτίνες γάμμα στο διάστημα, πρέπει να περάσουν από τα εξωτερικά στρώματα του ήλιου. Αμέσως γύρω από τον πυρήνα βρίσκεται η ζώνη ακτινοβολίας, μια περιοχή τόσο πυκνή που χρειάζεται κατά μέσο όρο 171.000 χρόνια και έως και αρκετά εκατομμύρια χρόνια, για να διαφύγει η ενέργεια. Το επόμενο στρώμα είναι η ζώνη μεταφοράς, όπου το ζεστό πλάσμα κοντά στον πυρήνα ανεβαίνει ενώ το ψυχρό πλάσμα βυθίζεται. Στη ζώνη μεταφοράς πολλές ακτίνες γάμμα επιβραδύνονται περαιτέρω και διαδίδονται ως φωτόνια, σωματίδια ορατού φωτός, καθώς η ενέργεια κινείται στην επιφάνεια του ήλιου.

Το photosphere είναι η περιοχή του ήλιου που περιέχει το ορατό φως. Η θερμοκρασία του εξακολουθεί να κυμαίνεται μεταξύ 4.500 και 6.000 βαθμών Κέλβιν, αλλά είναι σημαντικά πιο κρύο από τα εσωτερικά στρώματα. Το εξώτατο τμήμα της φωτοσφαίρας ονομάζεται κορώνα και είναι το σημείο όπου εμφανίζονται ηλιακές κηλίδες και ηλιακές προεξοχές. Από την ενέργεια που φθάνει στη Γη, περίπου το ήμισυ είναι ορατό φως και το μισό βρίσκεται στο υπέρυθρο τμήμα του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος. Αλλά το πιο επικίνδυνο είναι η μικρή ποσότητα υπεριώδους ακτινοβολίας. Η ενέργεια που διαφεύγει από τη φωτοσφαίρια κινείται με την ταχύτητα του φωτός, διαρκώντας περίπου οκτώ λεπτά για να φτάσει στη Γη.