Millä ilmiöillä aurinko säteilee valoa?
Juuri sitä tarkastelemme tässä lyhyessä artikkelissa.
Hyvä tutkimusmatka?
Miten aurinko paistaa?
Aurinko tai mikä tahansa muu tähti ”loistaa” tai ”palaa” lämpöydinfuusioprosessin ansiosta, ei kemiallisen reaktion kuten planeettamme keinotekoinen valaistus.
Koska Aurinko on hyvin massiivinen, sen painovoima on suuri ja sen ytimeen kohdistuu valtava paine ja lämpö. Tämä paine ja lämpö ovat Auringon ytimessä niin korkeat (noin 15 miljoonaa °C), että Auringon suurelta osin muodostavien vetyatomien protonit törmäävät toisiinsa riittävällä nopeudella, jotta ne tarttuvat toisiinsa tai ”sulavat” toisiinsa muodostaen heliumytimiä. Neljän vetyytimen on tosiaan fuusioituttava, jotta syntyisi yksi heliumydin, vaikka tämä on itse asiassa monimutkaisempi kolmiosainen prosessi (vety deuteriumiksi, deuterium helium-3:ksi ja helium-3 heliumiksi).
Sulautuneiden heliumydinten nettomassa on kuitenkin itse asiassa hieman pienempi kuin niiden muodostavien vetyatomien massojen summa, ja tämä pieni määrä menetettyä massaa muuttuu valtavaksi energiamääräksi massa-energia-ekvivalenssisuhteen E = mc² mukaisesti. Tämän prosessin mittakaavasta saa käsityksen, että Aurinkomme muuttaa joka sekunti joka päivä noin 700 miljoonaa tonnia vetyä noin 695 miljoonaksi tonniksi heliumia. Puuttuvat 5 miljoonaa tonnia muunnetaan energiaksi, joka vastaa noin 100 miljardin yhden megatonnin pommin räjäytystä eli kaksisataa miljoonaa kertaa kaikkien maapallolla koskaan räjähtäneiden ydinaseiden räjähdysvoimaa. Ja tämä tapahtuu joka sekunti.
Fuusioprosessi vapauttaa siis valtavia määriä energiaa, aluksi gammasäteilyfotoneina, jotka kulkevat Auringon sisätilojen läpi säteilyn ja konvektion yhdistelmänä ja säteilevät sitten takaisin avaruuteen sähkömagneettisena energiana, mukaan lukien näkyvä valo. Tässä prosessissa syntyy myös hiukkassäteilyä, joka tunnetaan nimellä ”tähtituuli”, joka on jatkuva sähköisesti varattujen hiukkasten, kuten vapaiden protonien, alfa- ja beetahiukkasten, sekä neutriinojen jatkuva virta. Tämän ydinfuusioprosessin sisäinen paine estää Aurinkoa luhistumasta entisestään oman painovoimansa vaikutuksesta (hydrostaattinen tasapainotila).
Vety on ylivoimaisesti yleisin alkuaine Auringossa (ja koko maailmankaikkeudessa), ja helium on toiseksi yleisin alkuaine. Tähti viettää suurimman osan elämästään, niin sanotun pääjaksovaiheen, fuusioimalla vetyä heliumiksi, mutta suuremmissa ja kuumemmissa tähdissä ytimeen kertyvä helium tiivistyy ja kuumenee yhä enemmän, kunnes heliumatomit alkavat fuusioitua hapeksi ja hiileksi. Näissä tähdissä syntyy siis jatkuvasti raskaampia alkuaineita kevyemmistä: heliumia vedystä, happea heliumista ja niin edelleen. Jopa suurimmissa tähdissä tämä prosessi pysähtyy kuitenkin erittäin stabiiliin alkuaineeseen rautaan, joka ei fuusioidu helposti raskaammiksi alkuaineiksi. Tässä vaiheessa painovoiman aiheuttama sisäinen paine ottaa vallan, murskaa ytimen ja johtaa supernovaräjähdykseen ja neutronitähden tai mustan aukon syntymiseen.
Toivottavasti nämä tiedot auttoivat sinua oppimaan lisää auringostamme.
Näemme pian Le Petit Astronaute!
Löydä seuraava artikkelimme: missä on maa maailmankaikkeudessa?