Kaip saulė išleidžia energiją?

Saulė, kaip ir visos veikiančios žvaigždės, yra didžiulė vandenilį deginanti krosnis, gaminanti didžiulį kiekį šviesos, šilumos ir radiacijos, maždaug 4 x 10 ^ 26 vatus kiekvieną sekundę. Iš tikrųjų saulė yra visos žemės energijos, net iškastinio kuro, kilmė. Procesas, kurio metu saulė sukuria ir išskiria energiją, vadinamas sinteze.

Vandenilis yra lengviausias, paprasčiausias visatos elementas, susidedantis tik iš vieno protono ir vieno elektrono. Esant žemai temperatūrai, teigiamas vandenilio branduolių krūvis atstumia vienas kitą, neleisdamas susilieti. Tačiau jaunai žvaigždei kondensuojantis, didinant jos temperatūrą ir slėgį, keturi vandenilio atomai bus pakankamai arti, kad susilietų į vieną helio atomą. Procese tam tikra masė virsta energija. Vandenilio sintezė gali prasidėti nuo 8 milijonų Kelvino laipsnių. Vandenilio sintezei progresuojant, žvaigždė pasiekia vis aukštesnę temperatūrą, kuri leidžia jai sulieti sunkesnius elementus. Trys helio atomai susilieja į vieną anglies-12 atomą 100 milijonų Kelvino laipsnių temperatūroje.

Lydymosi metu išsiskirianti energija yra gama spindulių, mažų, bet labai energingų spinduliuotės bangų pavidalu. Dėl aukšto dažnio, tačiau mažo bangos ilgio jie tampa pavojingi gyvoms ląstelėms. Laimei, daugiausia susiliejimo vyksta saulės šerdyje, o prieš gama spindulių išleidimą į kosmosą jie turi praeiti pro išorinius saulės sluoksnius. Iškart aplink šerdį yra radiacijos zona - toks tankus regionas, kad energija iš jo ištrūktų vidutiniškai 171 000 metų ir iki kelių milijonų metų. Kitas sluoksnis yra konvekcinė zona, kur karšta plazma, esanti arti šerdies, pakyla, o šaltesnė plazma skęsta. Konvekcinėje zonoje daugelis gama spindulių dar labiau sulėtėja ir sklinda kaip fotonai, matomos šviesos dalelės, energijai judant į saulės paviršių.

Fotosfera yra saulės sritis, kurioje yra matoma šviesa. Jo temperatūra vis dar yra nuo 4500 iki 6000 laipsnių Kelvino, tačiau yra žymiai vėsesnė nei vidiniai sluoksniai. Atokiausia fotosferos dalis vadinama vainiku, kur atsiranda saulės dėmės ir saulės išryškėjimai. Maždaug pusę Žemę pasiekiančios energijos yra matoma šviesa, o pusė yra elektromagnetinio spektro infraraudonojoje dalyje. Tačiau pavojingiausias yra nedidelis ultravioletinių spindulių kiekis. Iš fotosferos išsiskirianti energija juda maždaug šviesos greičiu, o Žemę pasiekti reikia maždaug aštuonių minučių.