https://bodybydarwin.com
Slider Image

Hvorfor har ikke solen brent ut ennå?

2020

Solen vår er en ganske gjennomsnittlig stjerne i Melkeveien — ikke den lyseste, ikke den største, og bare 4, 5 milliarder år gammel. Det er bare unikt ved at lyset og varmen opprettholder alt livet på den eneste bebodde planeten vi kjenner til i universet. Heldigvis brant det ikke ut før vi dukket opp for noen hundre tusen år siden. Men hvordan kunne det ha så mye drivstoff? Hvorfor har det ikke blitt snuset ut som et stearinlys eller et bål? Og når vil det endelig brenne ut?

Dette var et presserende spørsmål på 1800-tallet, sier Catherine Pilachowski, astronomiprofessor ved Indiana University. På den tiden forsto mennesker bare to måter solen kunne generere energi: Enten skapte det varme og lys gjennom gravitasjonskontraksjoner - å trekke seg inn i sentrum og avgi energi (i form av varme som vi føler på jorden), derfor blir mindre med tiden - eller det gikk bokstavelig talt i brann, som den kjemiske reaksjonen vi ser på jorden når vi tenner en fyrstikk eller starter et bål. Da de tenkte at begge metodene kunne ha vært solens modus operandi, beregnet forskere på det tidspunktet nøyaktig hvor lenge solen kunne ha eksistert ved å bruke begge metodene. Men ingen av resultatene ble kvadrat med det vi visste at solsystemets alder var - 4, 5 milliarder år. Hvis solen hadde samlet seg eller brent, ville den ha gått tom for drivstoff lenge før vi kom rundt. Det var klart noe annet foregikk.

Noen tiår senere og bevæpnet med Einsteins berømte E = mc2, som bekreftet alt som har masse må ha en tilsvarende mengde energi, foreslo britiske astronomer fra 1920 at solen faktisk konverterte sin masse til energi. I stedet for en ovn som omdanner tre og kull til aske og svertet karbon (som avgir lys og varme underveis), er sentrum av solen mer som et gigantisk atomkraftverk.

Solen inneholder et enormt antall hydrogenatomer. Et nøytralt hydrogenatom inneholder vanligvis et positivt ladet proton og et negativt ladet elektron som går i bane rundt det. Når dette atomet møter et av sine med-hydrogenatomer, frastøter deres respektive ytre elektroner hverandre magnetisk som livvakter. Dette forhindrer at noen av protonene møter hverandre. Men solens kjerne er så varm og så presset at atomer suser rundt med så mye kinetisk energi at de overvinner kraften som binder dem sammen og elektroner skiller seg fra protonene sine. Dette betyr at protonene, som vanligvis sitter inne i hydrogenatomens kjerner, faktisk kan berøre, og at de går sammen i en prosess som kalles termonukleær fusjon.

Akkurat som inne i en atomreaktor smeller atomer inne i solens kjerne inn i hverandre hvert sekund. Oftest smelter fire hydrogenprotoner sammen for å skape ett heliumatom. Underveis går en bittelitt masse av massen i disse fire små protonene "tapt;" men siden universet sparer materie, kan det ikke bare forsvinne. Snarere blir den massen omdannet til en dramatisk mengde energi hvert sekund, stråler solen 3, 9 x 10 26 watt kraft. (Dette er en så enorm mengde energi at det ærlig talt ikke er noen jord-sentrert analogi. Kanskje dette tallet kan kontekstualiseres slik: Denne mengden watt er langt mer enn all elektrisitet hele verden vil bruke, til dagens priser, over flere hundre tusen århundrer.)

Effektiviteten av termonukleær fusjon er en viktig årsak til at solen har holdt utstrålende varme så lenge energien som frigjøres ved å gjøre bare ett kilo hydrogen til helium, er den samme som å brenne 20 000 tonn kull. Fordi solen er så massiv, og relativt ung, anslår forskere at den bare har brukt omtrent halvparten av sitt energiproduserende hydrogen.

Etter hvert vil solens kjerne konvertere alt sitt hydrogen inne til helium og stjernen vil dø. Men ikke svette det. Det har ikke skjedd i ytterligere 5 milliarder år.

Har du et vitenskapsspørsmål du vil ha svart? Send oss ​​e-post på postbeskyttet, tweet på oss med #AskPopSci, eller fortell oss på Facebook. Og vi får se nærmere på det.

En hule taper kampen mot en dødelig flaggermussvamp

En hule taper kampen mot en dødelig flaggermussvamp

En løpende liste over hacks, lekkasjer og sårbarheter som nylig har gitt opp din personlige informasjon

En løpende liste over hacks, lekkasjer og sårbarheter som nylig har gitt opp din personlige informasjon

Hvor mye av livet bruker du på å spise?  Grooming?  Ser på TV?

Hvor mye av livet bruker du på å spise? Grooming? Ser på TV?