Podbój kosmosu z Klubem Naukowca cz. II

Na przestrzeni tysiącleci pojawiały się różne teorie, które tłumaczyły nam naturę Słońca. Grecki filozof Anaksagoras, w V w. p.n.e., uważał, że jest to tarcza ze stopionego metalu, który czasem pryska w kierunku Ziemi. Arystoteles przekonał wszystkich, że Słońce to ognista kula, wolna od wszelkich niedoskonałości krążąca wokół Ziemi wraz z pięcioma znanymi wtedy planetami. Naukowcy aż do XX wieku wyobrażali sobie Słońce jako płonące ognisko. Jeszcze w 1892 roku opisywano, że jest to piec wydzielający ciepło i światło.

Obecnie wiemy już że, paliwem zasilającym Słońce jest wodór, a energia, jaką dostarcza ono Ziemi, pochodzi z reakcji jądrowych zachodzących głęboko w jego wnętrzu.

By dotrzeć do słonecznego paleniska, wyobraź sobie, że startujemy z żółtej powierzchni, gdzie temperatura znacznie przekracza temperaturę topnienia żelaza (żelazo topi się w temperaturze 1538 st. C, a w zewnętrznej warstwie Słońca temperatura wynosi ponad 4000 st. C). W tej temperaturze wszystkie znane pierwiastki i związki chemiczne są w stanie gazowym, zatem Słońce jest wielką kulą gorącego gazu. Ale to nie wszystko. W jądrze gwiazdy naszego Układu Słonecznego panują temperatury około 15 mln st. C. Przebiegają tu reakcje termojądrowe, które uwalniają energię, a co za tym idzie i promieniowanie słoneczne. Większość energii jednak powstaje w tak zwanym cyklu „proton – proton”.

Wytłumaczmy pokrótce ten cykl:

– w ogromnych temperaturach, które panują wewnątrz Słońca cząstki poruszają się z dużymi prędkościami. Często w wyniku ich zderzeń nic się nie dzieje, ale czasami 2 protony zderzają się wystarczająco mocno by się połączyć. Zmieniają się wtedy w parę proton – neutron – nazywane jądrem deuteru. W wyniku tego zderzenia powstają dwie inne cząstki: neutrino, które nie ma masy ani ładunku elektrycznego oraz pozyton – cząstka podobna do elektronu, ale o dodatnim ładunku elektrycznym.

– następnie nowo powstały deuter łączy się z kolejnym protonem. W wyniku tej reakcji powstaje jądro lekkiego helu. Posiada ono 1 neutron i 2 protony.

– kolejny etap to reakcja jądra lekkiego helu z drugim jądrem lekkiego helu. Tak powstaje zwykłe jądro helu, które składa się z dwóch protonów i dwóch neutronów, a dwa uwolnione protony uciekają.

Przydatne będzie małe podsumowanie. Słońce może „sklejać” cztery protony w jedno jądro helu i w procesie tym wytwarzać ogromne ilości energii. Masa czterech protonów jest nieco większa (około 0,5 % ) od masy helowego jądra. Oznacza to, że Słońce wciąż zmniejsza swoją masę – o ok. 5 000 000 ton co sekundę! Cząstki elementarne (protony, neutrina itd.) nie znikają, lecz rozprzestrzeniają się w przestrzeń kosmiczną, co obserwujemy m.in. jako wiatr słoneczny.

Autorzy: Gracjana Kalicka i Łukasz Wyka

Literatura

http://www.if.pw.edu.pl/~pluta/pl/dyd/mtj/zal1/pzMS/students/2001-2002/Kuklik/plasma/fuzja.html

http://www.astro.uni.wroc.pl/helio/helio_sundescrip.html