Jak słońce uwalnia energię?

Słońce, podobnie jak wszystkie aktywne gwiazdy, jest ogromnym piecem spalającym wodór, wytwarzającym ogromne ilości światła, ciepła i promieniowania, około 4 x 10^26 watów na sekundę. W rzeczywistości słońce jest źródłem całej energii na ziemi, nawet paliw kopalnych. Proces, w którym słońce tworzy i uwalnia energię, nazywa się fuzją.

Wodór to najlżejszy i najprostszy pierwiastek we wszechświecie, składający się tylko z jednego protonu i jednego elektronu. W niskich temperaturach dodatni ładunek jąder wodoru odpychają się, zapobiegając fuzji. Jednak, gdy młoda gwiazda kondensuje, zwiększając swoją temperaturę i ciśnienie, cztery atomy wodoru zbliżą się na tyle blisko, aby połączyć się w jeden atom helu. W tym procesie część masy zamieniana jest na energię. Fuzja wodoru może rozpocząć się przy 8 milionach stopni Kelvina. W miarę postępu syntezy wodoru gwiazda osiąga coraz wyższe temperatury, które pozwalają jej łączyć cięższe pierwiastki. Trzy atomy helu łączą się w jeden atom węgla-12 w temperaturze 100 milionów stopni Kelvina.

Energia uwalniana przez fuzję ma postać promieni gamma, małych, ale wysokoenergetycznych fal promieniowania. Ich wysoka częstotliwość, ale mała długość fali sprawia, że ​​są niebezpieczne dla żywych komórek. Na szczęście większość syntezy jądrowej zachodzi w jądrze Słońca i zanim promienie gamma zostaną uwolnione w kosmos, muszą przejść przez zewnętrzne warstwy Słońca. Bezpośrednio wokół jądra znajduje się strefa promieniowania, obszar tak gęsty, że ucieczkę energii z niego zajmuje średnio 171 000 lat, a nawet kilka milionów lat. Kolejna warstwa to strefa konwekcji, w której gorąca plazma w pobliżu jądra unosi się, podczas gdy chłodniejsza plazma opada. W strefie konwekcji wiele promieni gamma jest dodatkowo spowalnianych i rozchodzi się w postaci fotonów, cząstek światła widzialnego, gdy energia przemieszcza się na powierzchnię Słońca.

Fotosfera to obszar Słońca zawierający światło widzialne. Jego temperatura wciąż wynosi od 4500 do 6000 stopni Kelvina, ale jest znacznie chłodniejsza niż warstwy wewnętrzne. Najbardziej zewnętrzna część fotosfery nazywana jest koroną i jest miejscem występowania plam słonecznych i protuberancji. Około połowa energii docierającej do Ziemi to światło widzialne, a połowa przypada na podczerwoną część widma elektromagnetycznego. Ale najbardziej niebezpieczna jest niewielka ilość promieniowania ultrafioletowego. Energia uciekająca z fotosfery porusza się mniej więcej z prędkością światła, a dotarcie do Ziemi zajmuje około ośmiu minut.