Γιατί λάμπει ο Ήλιος;
Ο Ήλιος δεν καίγεται
Ο Ήλιος μοιάζει με μια τεράστια φωτιά, αλλά δεν καίγεται. Αν ήταν από κάρβουνο, θα είχε καεί σε μερικές χιλιάδες χρόνια. Κι όμως λάμπει εδώ και σχεδόν πέντε δισεκατομμύρια χρόνια.
Από τι είναι φτιαγμένος ο Ήλιος
Ο Ήλιος αποτελείται κυρίως από υδρογόνο, το απλούστερο στοιχείο. Ένα άτομο υδρογόνου έχει στη μέση ένα μόνο σωματίδιο με θετικό φορτίο, ένα πρωτόνιο. Γύρω του υπάρχει ένα ηλεκτρόνιο με αρνητικό φορτίο.
Η βαρύτητα συνθλίβει τον Ήλιο
Ο Ήλιος ζυγίζει τριακόσιες χιλιάδες φορές περισσότερο από τη Γη. Η ίδια του η βαρύτητα τραβά τα πάντα προς το κέντρο και συμπιέζει το αέριο μέσα του. Το συμπιεσμένο αέριο ζεσταίνεται, όπως η τρόμπα όταν φουσκώνεις το λάστιχο του ποδηλάτου.
Κόλαση στον πυρήνα
Το πιο συμπιεσμένο και πιο καυτό μέρος του Ήλιου είναι το κέντρο του, ο πυρήνας: πάνω από 15 εκατομμύρια βαθμούς. Όσο πιο ζεστό είναι κάτι, τόσο πιο γρήγορα κινούνται τα σωματίδιά του. Στον πυρήνα τρέχουν τόσο ορμητικά που τα ηλεκτρόνια ξεκολλούν από τα πρωτόνια και πετούν χωριστά.
Τα πρωτόνια απωθούνται
Τα ομώνυμα φορτία απωθούνται, κι έτσι τα πρωτόνια σπρώχνουν το ένα το άλλο μακριά. Όσο πιο γρήγορα πετούν το ένα προς το άλλο, τόσο περισσότερο πλησιάζουν, αλλά στο τέλος η άπωση κερδίζει πάντα. Στον πυρήνα του Ήλιου είναι τόσο γρήγορα που καμιά φορά ακόμα και αγγίζονται.
Έλεγξέ το κι εσύ
Φούσκωσε δύο μπαλόνια, τρίψ’ τα στα μαλλιά σου και κρέμασέ τα με κλωστές το ένα δίπλα στο άλλο. Τα μπαλόνια απομακρύνονται μεταξύ τους. Έχουν και τα δύο το ίδιο φορτίο, εδώ αρνητικό, κι έτσι απωθούνται όπως δύο πρωτόνια.
Μία φορά στα δισεκατομμύρια χρόνια
Αφού αγγιχτούν όμως, σχεδόν πάντα ξαναχωρίζουν. Ενώνονται μόνο αν εκείνη ακριβώς τη στιγμή το ένα εκτοξεύσει ένα ποζιτρόνιο, ένα μικροσκοπικό σωματίδιο σαν το ηλεκτρόνιο αλλά με θετικό φορτίο, και γίνει νετρόνιο. Πρωτόνιο και νετρόνιο δεν απωθούνται και, σε αντίθεση με δύο πρωτόνια, μένουν ενωμένα. Αυτή η μεταμόρφωση όμως είναι απίστευτα σπάνια: ένα πρωτόνιο την περιμένει κατά μέσο όρο δισεκατομμύρια χρόνια.
Στριμωγμένα σφιχτά
Στον πυρήνα όμως υπάρχουν αφάνταστα πολλά πρωτόνια, και η βαρύτητα τα έχει στριμώξει σφιχτά μεταξύ τους. Ένα λίτρο από αυτή την ύλη θα ζύγιζε 150 κιλά. Γι’ αυτό ακόμα και μια τόσο σπάνια ένωση γίνεται ξανά και ξανά.
Από τέσσερα πρωτόνια, ήλιο
Το ενωμένο ζευγάρι συνεχίζει μετά να πετά στον πυρήνα του Ήλιου, ώσπου να του προστεθούν άλλα δύο πρωτόνια. Το ένα από αυτά γίνεται κι αυτό νετρόνιο και σχηματίζεται ήλιο, το αέριο στα μπαλόνια του λούνα παρκ. Αυτή η ένωση μέσα στη φοβερή ζέστη λέγεται θερμοπυρηνική σύντηξη. Το ήλιο μένει μετά στον πυρήνα και προς το παρόν δεν ενώνεται παραπέρα.
Το ήλιο περιμένει τη σειρά του
Το άτομο του ηλίου έχει στον πυρήνα του δύο πρωτόνια, άρα δύο πυρήνες ηλίου απωθούνται ακόμα πιο έντονα. Θα αρχίσουν να ενώνονται όταν, σε περίπου πέντε δισεκατομμύρια χρόνια, τελειώσει το υδρογόνο στον πυρήνα του Ήλιου και ο πυρήνας πυρωθεί στα 100 εκατομμύρια βαθμούς. Τότε από τρεις πυρήνες ηλίου θα σχηματιστεί άνθρακας, το στοιχείο από το οποίο είναι φτιαγμένη και η μύτη του μολυβιού.
Λίγη μάζα γίνεται φως
Το ήλιο ζυγίζει λίγο λιγότερο από τα τέσσερα πρωτόνια από τα οποία φτιάχτηκε. Έτσι από κάθε κιλό υδρογόνου, περίπου επτά γραμμάρια γίνονται φως και θερμότητα. Είναι τόση ενέργεια όση δίνει το κάψιμο 20 χιλιάδων τόνων κάρβουνου.
Ο Ήλιος αδυνατίζει
Κάθε δευτερόλεπτο ο Ήλιος μετατρέπει έτσι 600 εκατομμύρια τόνους υδρογόνου σε ήλιο. Περίπου 4 εκατομμύρια τόνοι από αυτούς γίνονται φως. Για τον Ήλιο αυτό είναι μόνο ένα ψίχουλο: το υδρογόνο του θα κρατήσει ακόμα περίπου πέντε δισεκατομμύρια χρόνια.
Ένας μακρύς δρόμος προς τα έξω
Η ενέργεια από τον πυρήνα φτάνει στην επιφάνεια αργά. Μέσα στον πυκνό Ήλιο το φως ανακλάται συνεχώς πέρα δώθε, και ο δρόμος του προς τα έξω διαρκεί δεκάδες χιλιάδες χρόνια, ίσως και πάνω από εκατό χιλιάδες. Από την επιφάνεια ως εμάς φτάνει μετά σε οκτώ λεπτά.
Ένας Ήλιος στη Γη
Προσπαθούμε να πετύχουμε θερμοπυρηνική σύντηξη και στη Γη, για να παράγουμε ηλεκτρικό ρεύμα. Τη βαρύτητα του Ήλιου όμως δεν την έχουμε, κι έτσι θερμαίνουμε το αέριο στα 150 εκατομμύρια βαθμούς, δέκα φορές περισσότερο απ’ ό,τι στον πυρήνα του Ήλιου. Τόσο καυτό αέριο μπορούν να το συγκρατήσουν μόνο ισχυροί μαγνήτες, μέσα σε μια μηχανή σε σχήμα λάστιχου αυτοκινήτου που λέγεται τόκαμακ. Κανένα τοίχωμα δεν θα άντεχε.
Λοιπόν, γιατί λάμπει ο Ήλιος;
Ο Ήλιος δεν καίγεται. Η βαρύτητα συμπιέζει και πυρώνει τον πυρήνα του, κι εκεί γίνεται θερμοπυρηνική σύντηξη: τα πρωτόνια του υδρογόνου ενώνονται σιγά σιγά σε ήλιο. Λίγη μάζα γίνεται έτσι φως, και το υδρογόνο είναι τόσο πολύ που φτάνει για δισεκατομμύρια χρόνια.