ดวงอาทิตย์ปล่อยพลังงานอย่างไร?

ดวงอาทิตย์ก็เหมือนกับดาวฤกษ์ดวงอื่นๆ ที่เป็นเตาเผาไฮโดรเจนขนาดมหึมาที่ให้แสง ความร้อน และการแผ่รังสีปริมาณมหาศาล ประมาณ 4 x 10^26 วัตต์ต่อวินาที แท้จริงแล้วดวงอาทิตย์เป็นแหล่งกำเนิดพลังงานทั้งหมดบนโลก แม้แต่เชื้อเพลิงฟอสซิล กระบวนการที่ดวงอาทิตย์สร้างและปล่อยพลังงานเรียกว่าฟิวชั่น

ไฮโดรเจนเป็นองค์ประกอบที่เบาและเรียบง่ายที่สุดในจักรวาล ซึ่งประกอบด้วยโปรตอนเพียงตัวเดียวและอิเล็กตรอนหนึ่งตัว ที่อุณหภูมิต่ำ ประจุบวกของนิวเคลียสไฮโดรเจนจะผลักกัน ป้องกันการหลอมรวม อย่างไรก็ตาม เมื่อดาวอายุน้อยควบแน่น อุณหภูมิและความดันเพิ่มขึ้น อะตอมของไฮโดรเจนสี่อะตอมจะเข้าใกล้กันมากพอที่จะหลอมรวมกันเป็นอะตอมฮีเลียมเดียว ในกระบวนการนี้ มวลบางส่วนจะถูกแปลงเป็นพลังงาน ไฮโดรเจนฟิวชันสามารถเริ่มต้นที่ 8 ล้านเคลวิน เมื่อการหลอมไฮโดรเจนดำเนินต่อไป ดาวฤกษ์จะมีอุณหภูมิสูงขึ้นเรื่อยๆ ซึ่งทำให้สามารถหลอมรวมองค์ประกอบที่หนักกว่าได้ ฮีเลียมสามอะตอมหลอมรวมเป็นอะตอมของคาร์บอน -12 เดียวที่ 100 ล้านเคลวิน

พลังงานที่ปล่อยออกมาจากการหลอมรวมจะอยู่ในรูปของรังสีแกมมา ซึ่งเป็นคลื่นรังสีที่มีขนาดเล็กแต่มีพลังงานสูง ความถี่สูงแต่ความยาวคลื่นเล็กทำให้เป็นอันตรายต่อเซลล์ที่มีชีวิต โชคดีที่การหลอมรวมส่วนใหญ่เกิดขึ้นในแกนกลางของดวงอาทิตย์ และก่อนที่รังสีแกมมาจะถูกปล่อยออกสู่อวกาศ พวกมันจะต้องผ่านชั้นนอกของดวงอาทิตย์ ทันทีที่ล้อมรอบแกนกลางคือเขตการแผ่รังสี ซึ่งเป็นบริเวณที่หนาแน่นมากจนต้องใช้เวลาโดยเฉลี่ย 171,000 ปี และนานถึงหลายล้านปีสำหรับพลังงานในการหลบหนี ชั้นถัดไปคือโซนพาความร้อน ซึ่งพลาสมาร้อนใกล้กับแกนกลางจะเพิ่มขึ้นในขณะที่พลาสมาที่เย็นกว่าจะจมลง ในเขตพาความร้อน รังสีแกมมาจำนวนมากจะช้าลงและแพร่กระจายเป็นโฟตอน ซึ่งเป็นอนุภาคของแสงที่มองเห็นได้ ขณะที่พลังงานเคลื่อนไปที่พื้นผิวของดวงอาทิตย์

โฟโตสเฟียร์คือบริเวณของดวงอาทิตย์ที่มีแสงที่มองเห็นได้ อุณหภูมิยังคงอยู่ระหว่าง 4,500 ถึง 6,000 องศาเคลวิน แต่เย็นกว่าชั้นในอย่างเห็นได้ชัด ส่วนนอกสุดของโฟโตสเฟียร์เรียกว่าโคโรนา ซึ่งเป็นจุดที่เกิดดวงอาทิตย์และดวงอาทิตย์ขึ้น พลังงานที่ส่งไปถึงโลกประมาณครึ่งหนึ่งเป็นแสงที่มองเห็นได้และครึ่งหนึ่งอยู่ในส่วนอินฟราเรดของสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้า แต่ที่อันตรายที่สุดคือรังสีอัลตราไวโอเลตเพียงเล็กน้อย พลังงานที่หลุดรอดจากโฟโตสเฟียร์จะเคลื่อนที่ด้วยความเร็วแสง โดยใช้เวลาประมาณแปดนาทีจึงจะไปถึงโลก