palaako aurinko oikeasti?

nopea vastaus tähän kysymykseen on, että ei, aurinko ei pala. Ainakaan niin kuin ymmärrämme palamisen arjessamme. Me kaikki tunnemme tulen ja käytämme sitä yleisesti erilaisiin tarkoituksiin, mutta kukaan maan päällä ei käytä sellaista ”tulta”, jota aurinko käyttää tuottamaan valoa ja lämpöä, josta me kaikki olemme riippuvaisia.

aurinkomme sydämessä (ja myös kaikissa muissa tähdissä) tapahtuu todellakin reaktio, joka tuottaa valtavia määriä lämpöä ja valoa, mutta se ei ole tulta. Se, mitä näemme ja tunnemme sytyttäessämme nuotion tai kaasualueen, on kemiallinen reaktio hapen ja muiden kemiallisten yhdisteiden tai alkuaineiden välillä. Auringossa tapahtuva reaktio on fuusio-ydinreaktio, jota alamme vasta hiljattain hallita.

mitä on tuli?

Tämä on kemiallinen reaktio, jossa alkuaine happi hapettaa muita alkuaineita. Yleisimmin poltamme orgaanisia yhdisteitä, jotka sisältävät hiiltä, ja tuloksena on hiilidioksidin ja veden tuotanto. Näissä tapauksissa alkuaine happi on Yhdistynyt poltettavien yhdisteiden hiilen ja vedyn kanssa muodostaen uusia yhdisteitä, mutta uusia alkuaineita ei ole muodostunut.

on tärkeää ymmärtää, että alkuaineiden perusrakenteet ovat pysyneet muuttumattomina, että vaikka hiilen ja hapen yhdistelmä on tuottanut hiilidioksidia, siinä yhdisteessä on edelleen sekä hiiltä että happea. Kahden alkuaineen kampaaminen on vapauttanut energiaa sekä valon että lämmön muodossa, aivan kuten aurinkokin, mutta alkuaineet pysyvät ehjinä ja muuttumattomina.

tällainen tuli voi palaa hitaasti ja tasaisesti, kuten hiilibriketeissä, tai nopeasti ja rajusti, kuten dynamiitissa tai bensiinissä. Vaikka se palaisi kuinka nopeasti tahansa, se on kuitenkin kemiallinen reaktio ja vapautuva energia on sen vuoksi melko vähäistä.

mikä on Aurinkofuusio?

aurinko ”palaa” fuusiolla ”tuli”, mutta mitä se tarkoittaa? Olemme jo tutkineet hapen ja muiden alkuaineiden tai kemiallisten yhdisteiden välistä kemiallista reaktiota, joka tuottaa valoa ja lämpöä, mutta fuusio on paljon erilainen.

Muistatko satojen vuosien takaiset alkemistit? Kenen tavoitteena oli muuttaa yhteinen rauta kullaksi? He olivat keksineet peruskemian, jossa yksi yhdiste voitiin muuttaa toiseksi, mutta yksittäisten alkuaineiden sisällä mikään ei ollut muuttunut. Niissä oli yhä alkuperäiset alkuaineet, vaikka alkuaineiden eri yhdistelmät tuottivat erilaisia yhdisteitä. He tarvitsivat ydinreaktion, Ei kemiallista, muuttaakseen yhden alkuaineen (raudan) toiseksi (kullan).

auringossa näkemämme fuusio on seurausta juuri tällaisesta ydinreaktiosta; neljä vetyatomia (alkuaine) yhdistyy yhdeksi heliumatomiksi (toinen peruselementti). Ei ole enää vetyä, ei yhdistettä, joka vielä Sisältää tätä alkuainetta. Se on kaikki muuttunut heliumiksi ydinreaktion kautta ja siitä aiheutuva energianluovutus on valtava verrattuna kemialliseen tulipaloon. Varsinainen prosessi on monimutkaisempi, jossa on useita välivaiheita, mutta se johtuu siitä, että vety muuttuu heliumiksi ja paljon energiaa.

tätä massiivista aurinkouunia ei ole helppo huoltaa, pitää se ”palavana”. Vaatii uskomattomia lämpötiloja ja paineita saada vety fuusioitumaan heliumiksi; aurinko saa sen aikaan pelkällä painovoiman voimalla, jonka sen valtava koko tuottaa.

ihmiskunta on oppinut tuottamaan fuusioreaktion, mutta vain hallitsemattoman pommin muodossa – vetypommi käyttää fuusiota samalla perustavalla tavalla kuin aurinko. Jonain päivänä ehkä opimme hallitsemaan kaikkeuden pätsissä käytettyä reaktiota-ylevä päämäärä, josta voisimme varmasti hyötyä. Rajaton energia ilman saasteita tai jätteitä on jotain, mitä me ehdottomasti tarvitsemme kyltymättömän energianhimomme vuoksi.

aurinko koostuu pääasiassa vedystä ja heliumin fuusiotuotteesta, mutta kuluttaa noin 600 miljoonaa tonnia vetyä joka sekunti. Tämä 600 miljoonan tonnin kulutus tuottaa vain 596 tonnia heliumia; jäljelle jäänyt 4 miljoonaa tonnia massaa näkyy energiana aivan kuten Einstein ennusti kuuluisalla kaavallaan E=MC^2. Energia = massa kertaa valonnopeus neliö; se on paljon energiaa, kun 4 miljoonaa tonnia muunnetaan joka sekunti!

jonain päivänä auringosta loppuu vety, mutta sekään ei pysäytä fuusioreaktiota; raskaampia alkuaineita, kuten heliumia, on mahdollista fuusioida yhä raskaammiksi ja raskaammiksi alkuaineiksi. Loppu saavutetaan vasta, kun auringon ydin muuttuu hiileksi – koska hiiltä ei voi puristaa lisää fuusio pysähtyy. Kun se aika koittaa, aurinkomme kuolee, jäähtyy hitaasti ja aurinkokunta kylmenee ikuisesti, mutta tähden kuolemisprosessi on pitkä ja vetäytynyt eikä edes ala vielä 5 miljardiin vuoteen.

ei siis ole oikeastaan mitään mysteeriä, miten aurinko voi palaa ilman happea, koska se ei oikeastaan ”pala” ollenkaan. Se, mitä kutsumme” tuleksi ”auringossa, on sen sijaan hyvin voimakas ja monimutkainen ydinreaktio, jolla ei ole mitään tekemistä hapen kanssa tai edes kemiallista reaktiota, jota kutsumme”palamiseksi”.