Den enorma "elden" på himlen ger oss alla liv, men är solen verkligen i eld? |

Brinner verkligen solen?

Det snabba svaret på denna fråga är att nej, solen brinner inte. Åtminstone inte som vi förstår brinnande i våra dagliga liv. Vi är alla bekanta med eld och använder den vanligtvis för en mängd olika syften, men ingen på jorden använder den typen av "eld" som solen använder för att producera ljus och värme vi alla är beroende av.

Det är verkligen en reaktion som äger rum i hjärtat av vår sol (och i alla andra stjärnor) och det är en som producerar stora mängder värme och ljus men det är inte eld. Det vi ser och känner när vi tänder en lägereld eller ett gasområde är en kemisk reaktion mellan syre och andra kemiska föreningar eller element. Reaktionen som pågår i solen är fusion - en kärnreaktion som vi bara nyligen börjar kontrollera.

Lägerelden vi alla tycker om är en kemisk reaktion mellan de organiska kemikalierna i trä och syre i luften. |

Vad är eld?

Detta är en kemisk reaktion som använder elementet syre för att oxidera andra element. Oftast bränner vi organiska föreningar, de som innehåller kol, och resultatet är produktionen av koldioxid och vatten. I dessa fall har elementet syre kombinerat med kolet och väte i föreningarna som bränns för att bilda de nya föreningarna, men inga nya element har bildats.

Det är viktigt att förstå att de grundläggande byggstenarna för elementen har förblivit oförändrade, att även om kombinationen av koldioxid och syre har producerat koldioxid finns det fortfarande både koldioxid och syre i den föreningen. Handlingen med att kämpa de två elementen har frigjort energi i form av både ljus och värme, precis som solen gör, men elementen förblir intakta och oförändrade.

En sådan eld kan brinna långsamt och jämnt, som i fallet med kolbriketter, eller snabbt och våldsamt som för dynamit eller bensin. Hur fort det brinner fortfarande är det fortfarande en kemisk reaktion och den frigjorda energin är ganska begränsad som ett resultat.

Vad är solfusion?

Solen "brinner" med en fusion "eld", men vad betyder det? Vi har redan tittat på den kemiska reaktionen mellan syre och andra element eller kemiska föreningar som producerar ljus och värme, men fusion är mycket annorlunda.

Kommer du ihåg alkemisterna för hundratals år sedan? Vilket mål var att byta järn till guld? De hade upptäckt grundläggande kemi, där en förening kunde ändras till en annan, men inuti de enskilda elementen hade ingenting förändrats. De hade fortfarande de ursprungliga elementen, även om de olika kombinationerna av element producerade olika föreningar. De behövde en kärnreaktion, inte en kemisk, för att förändra ett element (järn) till ett annat (guld).

Fusionen som vi ser i vår sol är resultatet av just en sådan kärnreaktion; fyra väteatomer (ett element) som kombineras för att bilda en heliumatom (ett annat grundelement). Det finns inget väte kvar; ingen förening som fortfarande innehåller det elementet. Allt har blivit helium genom en kärnreaktion och den resulterande energif frisättningen är enorm jämfört med en kemisk brand. Själva processen är mer komplicerad med flera mellansteg, men det beror på att väte förändras till helium och massor av energi.

Det är inte lätt att underhålla denna massiva solugn för att hålla den "brinnande". Det kräver otroliga temperaturer och tryck för att övertyga väte att smälta in helium; solen åstadkommer det genom den tyngdkraften som den enorma storleken producerar.

Mänskligheten har lärt sig att producera en fusionsreaktion, men bara en okontrollerad i form av en bomb - vätebomben använder fusion på samma grundläggande sätt som solen gör. En dag kommer vi kanske att lära oss att kontrollera reaktionen som används i universums ugn - ett högt mål men vi säkert skulle kunna dra nytta av. Obegränsad energi utan förorening eller avfallsprodukter är något vi definitivt behöver med vår omättliga aptit för mer och mer energi.

Solen består främst av väte och fusionsprodukten av helium, men förbrukar cirka 600 miljoner ton väte varje sekund . Denna förbrukning på 600 miljoner ton producerar endast 596 ton helium; de återstående 4 miljoner ton massan dyker upp som energi precis som Einstein förutspådde med sin berömda formel E = MC ^ 2. Energi = massa gånger ljusets hastighet kvadrat; det är mycket energi när 4 miljoner ton omvandlas varje sekund!

En dag kommer solen att få slut på väte, men till och med det kommer inte att stoppa fusionsreaktionen; det är möjligt att smälta tyngre element, inklusive helium, i allt tyngre och tyngre element. Slutet nås endast när solens kärna förvandlas till kol - eftersom kol inte kan komprimeras kommer ytterligare sammansmältning att stoppas. När den tiden kommer kommer vår sol att dö, långsamt svalna och solsystemet kommer att bli kallt för alltid, men processen för en stjärna dör är lång och dras ut och kommer inte ens att börja på ytterligare 5 miljarder år.

Så, du förstår, det finns verkligen inget mysterium för hur solen kan brinna utan syre eftersom den inte "brinner" alls. Det vi kallar "eld" i solen är istället en mycket kraftfull och komplex kärnreaktion som inte har något att göra med syre eller till och med den kemiska reaktionen vi kallar "bränning".

Alchemist upptäcker fosfor, 1771, av Joseph Wright |
En väteatom, med en proton och en elektron. |
Heliumatom, med 2 protoner, 2 neutroner och 2 elektroner. Efter fusion är detta den enda typen av atom som finns kvar; det finns inga väteatomer. |