L'origine de l'énergie
Le soleil, comme toutes les étoiles actives, est une énorme fournaise à hydrogène produisant d'énormes quantités de lumière, de chaleur et de rayonnement, environ 4 x 10^26 watts par seconde. Le soleil, en effet, est à l'origine de toute l'énergie sur terre, même des combustibles fossiles. Le processus par lequel le soleil crée et libère de l'énergie est appelé fusion.
Progression de la fusion d'hydrogène
L'hydrogène est l'élément le plus léger et le plus simple de l'univers, composé d'un seul proton et d'un électron. À basse température, la charge positive des noyaux d'hydrogène se repousse, empêchant la fusion. Cependant, lorsqu'une jeune étoile se condense, augmentant sa température et sa pression, quatre atomes d'hydrogène se rapprochent suffisamment pour fusionner en un seul atome d'hélium. Dans le processus, une certaine masse est convertie en énergie. La fusion de l'hydrogène peut commencer à 8 millions de degrés Kelvin. Au fur et à mesure que la fusion de l'hydrogène progresse, l'étoile atteint des températures de plus en plus élevées qui lui permettent de fusionner des éléments plus lourds. Trois atomes d'hélium fusionnent en un seul atome de carbone 12 à 100 millions de degrés Kelvin.
Couches du soleil
L'énergie libérée par la fusion se présente sous la forme de rayons gamma, de petites ondes de rayonnement très énergétiques. Leur fréquence élevée mais leur faible longueur d'onde les rendent dangereux pour les cellules vivantes. Heureusement, la plupart des fusions se produisent au cœur du soleil, et avant que les rayons gamma puissent être libérés dans l'espace, ils doivent traverser les couches externes du soleil. Immédiatement autour du noyau se trouve la zone de rayonnement, une région si dense qu'il faut en moyenne 171 000 ans, et jusqu'à plusieurs millions d'années, pour que l'énergie s'en échappe. La couche suivante est la zone de convection, où le plasma chaud près du cœur monte tandis que le plasma plus froid descend. Dans la zone de convection, de nombreux rayons gamma sont encore ralentis et se propagent sous forme de photons, des particules de lumière visible, lorsque l'énergie se déplace vers la surface du soleil.
Ce qui atteint la Terre
La photosphère est la région du soleil qui contient la lumière visible. Sa température se situe toujours entre 4 500 et 6 000 degrés Kelvin mais est nettement plus froide que les couches internes. La partie la plus externe de la photosphère s'appelle la couronne et c'est là que se produisent les taches solaires et les proéminences solaires. De l'énergie atteignant la Terre, environ la moitié est de la lumière visible et l'autre moitié se trouve dans la partie infrarouge du spectre électromagnétique. Mais le plus dangereux est la faible quantité de rayonnement ultraviolet. L'énergie qui s'échappe de la photosphère se déplace à peu près à la vitesse de la lumière, prenant environ huit minutes pour atteindre la Terre.