Dlaczego słońce świeci? Jakie mechanizmy stoją za blaskiem gwiazdy?

Dlaczego Słońce świeci? Jak gwiazda może „palić się” bez tlenu w kosmosie? Ile Słońce ma jeszcze paliwa do przeprowadzania tego procesu? Z tego artykułu dowiesz się, jak nasza gwiazda (oraz inne), są w stanie emitować światło.

Bez światła słonecznego, życie na naszej planecie nigdy nie mogłoby się rozwinąć, ani trwać. Słońce stanowi więc niezbędny element w tworzeniu i podtrzymywaniu życia, choć jego obecność traktujemy niemal niezauważalnie. Niemniej pytanie dotyczące tego, dlaczego Słońce świeci, jest bardzo trafne. Wiele osób określa ciepły dzień, mianem „palącego Słońca” sugerując niejako, że nasza gwiazda się spala. Proces produkowania energii przez Słońce jest jednak zupełnie inny niż klasyczne spalanie, które wymaga przecież tlenu, nieobecnego w kosmosie. Poniżej znajdziesz wyjaśnienie tego procesu.

Dlaczego Słońce świeci?

Słońce nie jest wyjątkiem w kosmosie – każda gwiazda „lśni” i „pali się” ze względu na ten sam proces – reakcję termojądrową. Stanowi ona główne źródło energii gwiazd, tuż obok energii grawitacyjnej. Co ciekawe, reakcja tą można przeprowadzić na naszej planecie, za sprawą bomby wodorowej. Niemniej jednak stwierdzenie, że bomba tego rodzaju jest „małą gwiazdą” będzie błędem. Pomijając to, samo źródło energii w obu przypadkach jest takie samo i jest nim wspomniana fuzja jądrowa (jest to inne określenie reakcji termojądrowej). Wróćmy jednak do tematu i odpowiedzmy na pytanie, dlaczego Słońce świeci.

Nasza gwiazda jest około 333 tysięcy razy cięższa niż Ziemia, co stanowi 99,86% masy całego Układu Słonecznego. Tak ogromna masa sprawia, że Słońce cechuje ogromna grawitacja, która cały czas „napiera” na jądro Słońca (najgłębiej położony obszar w naszej gwieździe). Wodór, który stanowi około ¾ masy gwiazdy, jest poddawany ogromnym siłom, które doprowadzają do łączenia jąder tego pierwiastka, przez ich „zderzanie się” z ogromną prędkością. Łącząc się, tworzą one jądra helu, niemniej sam proces jest znacznie bardziej skomplikowany i składa się niejako z trzech faz.

Połączone jądra helu są lżejsze niż suma masy jąder wodoru, który posłużył do ich powstania. Masa nie może ot tak po prostu zniknąć, dlatego musi zostać oddana do otoczenia. Ten mały fragment utraconej masy jest przekształcany w energię na skutek samej fuzji jądrowej, według teorii równoważność masy i energii.

W każdej sekundzie swojego obecnego istnienia nasza gwiazda przetwarza 700 milionów ton wodoru w około 695 milionów ton helu. Brakujące 5 milionów ton to różnica w masie, która jest przekształcana w energię. Czy to dużo? Jest to ekwiwalent około 100 miliardów bomb wodorowych o mocy jednej megatony. Przypominamy, to dzieje się w każdej sekundzie – 60 razy w ciągu minuty, 3600 w ciągu godziny, 86 400 w ciągu całej jednej doby.

W ten właśnie sposób nasza gwiazda produkuje energię i jest w stanie świecić lub jak kto woli: „spalać się”, bez użycia tlenu. Fuzja jądrowa podtrzymuje również życie gwiazdy. Na początku wspominaliśmy, że nasze Słońce ma ogromne rozmiary. Sprawia to, że grawitacja masywnego obiektu naciska ku jego jądru. Gdyby nie reakcja termojądrowa, nic nie mogłoby równoważyć tej siły i gwiazda zapadłaby się pod własną grawitacją (kończąc żywot jako czarna dziura lub gwiazda neutronowa, co zostałoby poprzedzone wybuchem supernowej). Zrównoważenie naporu siły grawitacji jest określane mianem równowagi hydrostatycznej, jednak nic nie trwa wiecznie…

Sprawdź też: Ile waży Słońce, nasza gwiazda?

Dlaczego Słońce świeci tylko przez określony czas?

Jakkolwiek do końca żywota Słońca pozostało wiele czasu, to nasza gwiazda jest obecnie w połowie swojego istnienia. Żadna gwiazda we Wszechświecie nie jest wieczna, ponieważ żadna nie posiada dostatecznej ilości „paliwa”, aby móc wiecznie podtrzymywać fuzję jądrową. Mowa tu rzecz jasna o wodorze – jego brak sprawia, że reakcja termojądrowa nie może przeciwdziałać sile grawitacji. Zaczyna ona napierać na jądro, co sprawia, że temperatura i ciśnienie panujące w nim rosną jeszcze bardziej. W trakcie zapadania się jądra, gwiazda zaczyna puchnąć, rozszerzając swoje rozmiary. Nasze Słońce czeka podobny los – najprawdopodobniej pochłonie ona Ziemię w procesie rozszerzania się w czerwonego giganta.

Określony czas życia gwiazdy nie jest wyjątkiem w świecie natury. Tak jak wszystko rodzi się i umiera, tak gwiazdy nie są tu wyjątkiem. Tak długo, jak obiekt tego rodzaju ma zasoby energii, którymi podtrzymuje reakcje termojądrowe, może on istnieć. Końcem każdej gwiazdy jest jednak wyczerpanie zapasów. Dlatego właśnie choć są to miliardy lat, gwiazdy istnieją przez określony i skończony czas.

Jak dużo „paliwa” ma jeszcze nasza gwiazda?

Co jednak ciekawe, nasze Słońce jest przeciętnych rozmiarów gwiazdą, nie dominując pod tym względem nawet w swojej „lidze”. Gwiazdy takie jak Słońce są w stanie podtrzymywać reakcję termojądrową przez około 10 miliardów lat. Słońce ma około 4,5 miliarda lat, co oznacza, że będzie jeszcze w stanie opierać się grawitacji przez około 5,5 miliardów lat.

Oznacza to, że Słońce ma jeszcze zasoby paliwa, jakim jest wodór, by emitować energię przez nieco dłuższy czas, niż egzystuje do tej pory. W momencie skończenia się wodoru w jego wnętrzu Słońce opuści tzw. ciąg główny i zacznie zmieniać się w czerwonego giganta.

Sprawdź też: Ile stopni ma Słońce? Czy to najgorętsza znana nam gwiazda?

Astronomia to bardzo interesująca dziedzina nauki, której osiągnięcia pozwalają odpowiedzieć na tak fundamentalne pytanie, jak to dlaczego Słońce świeci. Dzięki temu artykułowi masz już odpowiednią wiedzą i wiesz, jak długo nasza gwiazda będzie jeszcze istnieć.

Źródło obrazu głównego: nasa.gov