Miért világít a Nap?
A Nap nem ég
A Nap úgy néz ki, mint egy hatalmas tűz, de nem ég. Ha szénből lenne, néhány ezer év alatt kiégne. Pedig már majdnem ötmilliárd éve világít.
Miből van a Nap?
A Nap főleg hidrogénből van, a legegyszerűbb elemből. A hidrogénatom közepén egyetlen pozitív töltésű részecske van, a proton. Körülötte egy negatív töltésű elektron található.
A gravitáció összenyomja a Napot
A Nap háromszázezerszer nehezebb a Földnél. A saját gravitációja mindent a középpont felé húz, és összenyomja a belsejében lévő gázt. Az összenyomott gáz felmelegszik, ugyanúgy, mint a pumpa, amikor felfújod a bicikli kerekét.
Pokol a magban
A Nap legjobban összenyomott és legforróbb része a közepe, a magja: több mint 15 millió fok. Minél forróbb valami, annál gyorsabban mozognak a részecskéi. A magban olyan vadul száguldoznak, hogy az elektronok leszakadnak a protonokról, és külön röpködnek.
A protonok taszítják egymást
Az egyforma töltések taszítják egymást, ezért a protonok ellökik egymást. Minél gyorsabban repülnek egymás felé, annál közelebb jutnak, de végül mindig a taszítás győz. A Nap magjában olyan gyorsak, hogy néha még össze is érnek.
Ellenőrizd magad
Fújj fel két lufit, dörzsöld meg őket a hajadhoz, és akaszd fel őket cérnán egymás mellé. A lufik eltávolodnak egymástól. Mindkettőnek ugyanolyan a töltése, itt negatív, ezért úgy taszítják egymást, mint két proton.
Egyszer évmilliárdok alatt
Az érintkezés után azonban szinte mindig újra szétrepülnek. Csak akkor egyesülnek, ha az egyikük éppen abban a pillanatban kilő egy pozitront, egy olyan apró részecskét, mint az elektron, csak pozitív töltéssel, és neutronná alakul. A proton és a neutron nem taszítja egymást, és két protonnal ellentétben összetartanak. Ez az átalakulás azonban rendkívül ritka: egy proton átlagosan évmilliárdokig vár rá.
Szorosan összepréselve
A magban viszont elképzelhetetlenül sok proton van, és a gravitáció szorosan egymáshoz préselte őket. Egy liter ebből az anyagból 150 kilót nyomna. Ezért még egy ilyen ritka egyesülés is újra meg újra megtörténik.
Négy protonból hélium
Az egyesült pár aztán tovább repked a Nap magjában, amíg két újabb proton nem csatlakozik hozzá. Az egyikük szintén neutronná alakul, és létrejön a hélium, a vásári lufik gáza. Ezt a hőségben zajló egyesülést termonukleáris fúziónak hívják. A hélium aztán a magban marad, és egyelőre nem egyesül tovább.
A hélium később kerül sorra
A héliummagban két proton van, ezért két héliummag még erősebben taszítja egymást, mint két proton. Akkor kezdenek egyesülni, amikor nagyjából ötmilliárd év múlva elfogy a hidrogén a Nap magjában, és a mag 100 millió fokra forrósodik. Ekkor három héliummagból szén lesz, az az elem, amelyből például a ceruza grafitja van.
Egy kevés tömeg fénnyé válik
A hélium kicsit kevesebbet nyom, mint az a négy proton, amelyből keletkezett. Minden kilogramm hidrogénből így nagyjából hét gramm fénnyé és hővé válik. Ez annyi energia, mint 20 ezer tonna szén elégetése.
A Nap fogyókúrázik
A Nap így másodpercenként 600 millió tonna hidrogént alakít héliummá. Ebből nagyjából 4 millió tonna fénnyé válik. A Napnak ez csak egy morzsa: a hidrogénje még nagyjából ötmilliárd évig kitart.
Hosszú út kifelé
A mag energiája lassan jut a felszínre. A sűrű Napban a fény folyton ide-oda verődik, és a kifelé vezető útja több tízezer évig tart, talán több mint százezerig. A felszínről hozzánk aztán nyolc perc alatt ér el.
Nap a Földön
A termonukleáris fúziót a Földön is szeretnénk beindítani, hogy áramot termeljünk vele. A Nap gravitációja azonban nincs meg nekünk, ezért a gázt 150 millió fokra hevítjük, tízszer forróbbra, mint a Nap magja. Ilyen forró gázt csak erős mágnesek tudnak megtartani egy autógumi alakú gépben, amelyet tokamaknak hívnak. Semmilyen fal nem bírná ki.
Szóval miért világít a Nap?
A Nap nem ég. A gravitáció összenyomja és felforrósítja a magját, és abban termonukleáris fúzió zajlik: a hidrogén protonjai lassan héliummá egyesülnek. Közben egy kevés tömeg fénnyé válik, hidrogénből pedig annyi van, hogy évmilliárdokig kitart.