Dan è stato proprietario di una casa per circa 40 anni e ha quasi sempre fatto i propri compiti di riparazione e miglioramento. Lui è un elettricista autorizzato.

Il sole brucia davvero?

La risposta rapida a questa domanda è che no, il sole non brucia. Almeno non come comprendiamo bruciare nella nostra vita quotidiana. Abbiamo tutti familiarità con il fuoco e comunemente lo usiamo per una varietà di scopi, ma nessuno sulla terra usa il tipo di “fuoco” che il sole usa per produrre la luce e il calore da cui tutti dipendiamo.

C’è davvero una reazione che si verifica nel cuore del nostro sole (e anche in tutte le altre stelle) ed è quella che produce grandi quantità di calore e luce ma non è fuoco. Ciò che vediamo e sentiamo quando accendiamo un falò o un intervallo di gas è una reazione chimica tra ossigeno e altri composti o elementi chimici. La reazione in corso al sole è la fusione-una reazione nucleare che stiamo solo recentemente cominciando a controllare.

Che cos’è il fuoco?

Questa è una reazione chimica che utilizza l’elemento ossigeno per ossidare altri elementi. Più comunemente bruciamo composti organici, quelli che contengono carbonio, e il risultato è la produzione di anidride carbonica e acqua. In questi casi l’elemento ossigeno si è combinato con il carbonio e l’idrogeno nei composti bruciati per formare i nuovi composti, ma non sono stati formati nuovi elementi.

È importante capire che gli elementi costitutivi di base degli elementi sono rimasti invariati, che sebbene la combinazione di carbonio e ossigeno abbia prodotto anidride carbonica c’è ancora sia carbonio che ossigeno in quel composto. L’azione di pettinare i due elementi ha rilasciato energia sotto forma di luce e calore, proprio come fa il sole, ma gli elementi rimangono intatti e invariati.

Tale fuoco può bruciare lentamente e uniformemente, come nel caso delle bricchette di carbone, o rapidamente e violentemente come nel caso della dinamite o della benzina. Tuttavia brucia rapidamente, tuttavia, è ancora una reazione chimica e l’energia rilasciata è piuttosto limitata come risultato.

Che cos’è la fusione solare?

Il sole “brucia” con un “fuoco” di fusione, ma cosa significa? Abbiamo già esaminato la reazione chimica tra ossigeno e altri elementi o composti chimici che produce luce e calore, ma la fusione è molto diversa.

Ricordate gli alchimisti di centinaia di anni fa? Il cui obiettivo era quello di cambiare il ferro comune in oro? Avevano scoperto la chimica di base, dove un composto poteva essere cambiato in un altro, ma all’interno dei singoli elementi non era cambiato nulla. Avevano ancora gli elementi originali, anche se le diverse combinazioni di elementi producevano composti diversi. Avevano bisogno di una reazione nucleare, non chimica, per cambiare un elemento (ferro) in un altro (oro).

La fusione che vediamo nel nostro sole è il risultato di una tale reazione nucleare; quattro atomi di idrogeno (un elemento) che si combinano per formare un atomo di elio (un altro elemento di base). Non c’è più idrogeno; nessun composto che contenga ancora quell’elemento. Tutto è diventato elio attraverso una reazione nucleare e il rilascio di energia risultante è enorme rispetto a un incendio chimico. Il processo attuale è più complicato, con diversi passaggi intermedi, ma si riduce al fatto che l’idrogeno viene cambiato in elio e molta energia.

Non è facile mantenere questa enorme fornace solare, per mantenerla “accesa”. Richiede temperature e pressioni incredibili per convincere l’idrogeno a fondersi in elio; il sole lo realizza attraverso il potere puro della gravità che produce le sue enormi dimensioni.

L’umanità ha imparato a produrre una reazione di fusione, ma solo una incontrollata sotto forma di bomba – la bomba all’idrogeno usa la fusione nello stesso modo di base che fa il sole. Un giorno forse impareremo a controllare la reazione usata nella fornace dell’universo, un obiettivo alto ma di cui potremmo certamente trarre profitto. Energia illimitata senza inquinamento o prodotti di scarto è qualcosa di cui abbiamo sicuramente bisogno con il nostro insaziabile appetito per sempre più energia.

Il sole è composto principalmente da idrogeno e dal prodotto di fusione dell’elio, ma consuma circa 600 milioni di tonnellate di idrogeno al secondo. Questo consumo di 600 milioni di tonnellate produce solo 596 tonnellate di elio; gli avanzi di 4 milioni di tonnellate di massa si presentano come energia proprio come Einstein aveva predetto con la sua famosa formula di E=MC^2. Energia = massa per la velocità della luce al quadrato; questa è molta energia quando 4 milioni di tonnellate vengono convertite ogni secondo!

Un giorno il sole esaurirà l’idrogeno, ma anche questo non fermerà la reazione di fusione; è possibile fondere elementi più pesanti, incluso l’elio, in elementi sempre più pesanti e pesanti. La fine viene raggiunta solo quando il nucleo dei soli viene trasformato in carbonio – poiché il carbonio non può essere compresso, l’ulteriore fusione si fermerà. Quando arriverà quel momento il nostro sole morirà, lentamente fresco e il sistema solare andrà freddo per sempre, ma il processo di una stella che muore è lungo e tirato fuori e non inizierà nemmeno per altri 5 miliardi di anni.

Quindi, vedete, non c’è davvero alcun mistero su come il sole possa bruciare senza ossigeno perché in realtà non “brucia” affatto. Quello che chiamiamo “fuoco” al sole è, invece, una reazione nucleare molto potente e complessa che non ha nulla a che fare con l’ossigeno o anche la reazione chimica che chiamiamo “bruciare”.

© 2012 Dan Harmon

Dan Harmon (autore) da Boise, Idaho il 29 gennaio 2018:

Kip:

Il sole non “brucia” affatto. Quando qualcosa brucia, che sia legno, carbone o qualcos’altro, è una reazione chimica, ma il sole non lo fa. Invece c’è una reazione nucleare in cui un elemento si trasforma in un altro, rilasciando enormi quantità di energia mentre lo fa.

Martie Coetser dal Sudafrica il 02 febbraio 2014:

Assolutamente affascinante! Piacere di conoscerti, wilderness:)

Silva Hayes da Spicewood, Texas il 07 gennaio 2013:

Impressionante e spaventoso a cui pensare. Wow. Grazie per un articolo davvero illuminante.

Dan Harmon (autore) da Boise, Idaho il 05 agosto 2012:

In realtà, la reazione è più complessa che semplicemente combinando due atomi di idrogeno per fare elio, e ci sono diversi passaggi intermedi coinvolti. Il risultato finale, però, è come dici tu; l’idrogeno diventa elio più energia.

Mentre sfruttiamo l’energia del sole ora ci sono problemi con le latitudini settentrionali, le giornate nuvolose, le ore notturne, ecc. La potenza di fusione utilizzabile è, credo, solo una questione di tempo e di lavoro e sarà di gran lunga preferibile a qualsiasi cosa usiamo oggi.

conradofontanilla dalle Filippine il 31 luglio 2012:

Ha votato utile. Per quanto ne so, sono coinvolti due atomi di idrogeno. Sotto alta pressione ed energia i loro protoni si combinano. Quando si combinano, rilasciano energia molto più di quella utilizzata per combinarli. Ho un Hub ” Teoria del Big Bang, Origine dell’universo: qual è il mistero?”Elaborate sono formule che costituiscono la teoria del Big Bang.

Ci sono ora dispositivi che vengono utilizzati per sfruttare l’energia di fusione, ma finora grande e ingombrante. Sfruttando l’energia del sole per mezzo di pannelli solari sono ora disponibili e molto conveniente.

Dan Harmon (autore) da Boise, Idaho il 08 giugno 2012:

@RTalloni: Sono contento che ti sia piaciuto, e ho imparato qualcosa di nuovo.

Sì, ci sono sempre piani – l’umanità ha più bisogno ogni anno di energia e può venire dal sole. Inoltre, se mai impariamo a controllare effettivamente la reazione che il sole usa, ci avvantaggerà tutti molto.

RTalloni il 08 giugno 2012:

Grazie per uno sguardo alla fusione solare rispetto al fuoco. Questo è il tipo di informazioni che mi piace avere nella tasca posteriore per sorprendere le persone nei momenti di conversazione. 🙂 Seriamente, però, è interessante.

Forse c’è un piano per tutta quell’energia di cui sappiamo molto poco.

Judi Brown dal Regno Unito il 04 giugno 2012:

Interessante e facile da capire, anche per un idiota di fisica come me!

Votato ecc